什麼是調Q激光器？

01-05

什麼是調Q激光器？有什麼特點？

調Q，是實現激光「脈衝輸出」的重要手段。

為了理解這一點，首先說明一下Q值的含義。任何一個儲能系統，在正常情況下能量都會慢慢泄露。Q值，描述的是系統（如諧振子、諧振腔等）在特定頻率處持有能量的能力。如果系統能量是E，其泄露功率是P，則顯然E/P越大，其持有能量的能力就越高。因為E/P具有時間的量綱，故通常定義Q值為無量綱量 $Q=2pi u E/P$ ，這裡的 $u$ 是所關心的「特定頻率」，E和P也是針對該頻率的值。

所謂「調Q」，就是調節系統（在指定頻率處）的能量持有能力，從而在我們需要的時刻一次性釋放系統儲能，獲得高峰值功率的脈衝輸出。

在光學諧振腔中，Q值是針對激光頻率定義的（而不是泵浦）。光腔持有激光能量的能力依賴於損耗（如光路損耗、輸出鏡透射率），所以調Q的一種方案就是「調節激光損耗」。我們首先將激光損耗設置於高水平（低Q值，難以持有激光能量），這樣在泵浦激勵下，能量只能以粒子數反轉的形式存在，並不斷積累；隨後我們突然降低光腔的激光損耗（高Q值，激光持有能力強），此時在雜訊光子推動下，激光將在短時間內急劇增長，並迅速耗盡反轉粒子積累的能量，從而形成一個巨脈衝輸出。

簡而言之，假如你想要得到瞬時功率極大的脈衝，Q值不能始終保持很大--這樣無法積累粒子數反轉。方便的做法是先保持Q值較低，然後在某一時刻突然提高Q值。這個時候，之前積累的粒子數反轉都會被用來出射激光，脈衝就產生了。

一般來說，調Q產生的光脈衝比鎖模來的寬。現在的飛秒激光應該用的都是鎖模。

調Q技術又叫Q開關技術，是將一般輸出的連續激光能量壓縮到寬度極窄的脈衝中發射，從而使光源的峰值功率可提高几個數量級的一種技術。可以獲得高峰值功率，窄脈寬脈衝激光。

調Q分為被動調Q和主動調Q，現在趨勢是使用DPSSL激光器。激光器系列|產品

寫得很清楚，理解了，謝謝

藍信鉅激光技術（第三版）