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调Q开关激光系统

责任编辑:上海整形医院日期:2016-09-22

调Q原理

Q值是评定激光器中光学谐振腔质量好坏的指标----品质因数。Q值----定义为在激光谐振腔内,储存的总能量与腔内单位时间损耗的能量之比。Q=2πνW/(dw/dt)式中W--腔内储存的总能量,dW/dt--光子能量的损耗速率,即单位时间内损耗的能量,ν --激光的中心频率。一般采取改变腔内损耗的办法来调节腔内的Q值


调Q技术的种类
调Q技术分为:电光调Q、声光调Q、染料调Q、色心晶体调Q、转镜调Q。其中以电光调Q、声光调Q、染料调Q最为常用。电光调Q、声光调Q总称主动调Q,染料调Q称为被动调Q。


电光调Q
利用晶体的电光效应,在晶体上加一阶跃式电压,调节腔内光子的反射损耗。
第一阶段是在晶体上加电压λ/4。偏振光通过KDP晶体时分解为沿X和Y方向振动的振幅相等的两束光,两束光的振动方向垂直,频率相同,沿相同方向传播时,其合成的规迹由两光的相位差来决定,当Φ=π时,两束光合成为一线偏光,它的振动方向相对入射光的原振动方向旋转90度。因为P1//P2,所以,从晶体出来的光不能通过P2,被P2反射掉。所以光不能在腔内来回传播形成振荡。这就相当于腔内光子的损耗很大,Q值很高,称为“关门”状态。第二阶段:脉冲形成阶段——Q开关完全打开。在第一阶段工作物质的反转粒子数达到最大值时,突然退去晶体上的电压,这时晶体又恢复了原来的状态,光在腔内形成振荡 。


声光调Q
当驱动源的某种特定载波频率驱动换能器时,换能器即产生同一频率的超声波并传入声光介质,由于声光效应的存在,就会在介质内形成折射率变化。如果声波频率较高,且声光作用长度较大,此时的声扰动介质就等效于位相光栅。
如果相对声波方向以一定角度入射的光波,其衍射光在声光调制器的声光介质内相互干涉,使高级衍射光相互抵消,会只出现 0级和 1级的衍射光,这就是布拉格声光衍射。使1级衍射波受到调制而成为“携带”信息的调制波,也就是我们最终要得到的光。


可饱和吸收染料调Q
利用一种可饱和吸收体做为Q开关,这种可饱和吸收染料是一种非线性吸收物质,把它放在谐振腔内,利用它对光的可饱和吸收特性来改变谐振腔内的吸收损耗,起到Q开关的作用。
染料可饱和吸收特性:染料吸收率是光强的函数,初时的吸收率很大,光强增大,吸收率减少,吸收率为0,染料饱和。

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