雷射調Q技術

　　雷射調Q技術是將雷射能量壓縮到寬度極窄的脈衝中，從而使雷射光源的峰值功率提高几個數量級的一種技術。雷射調Q技術的基礎是一種特殊的光學元件--快速腔內光開關，一般稱為雷射調Q開關或簡稱為Q開關。雷射調Q技術的目的是：壓縮脈衝寬度，提高峰值功率。

　　Q值是評定雷射器中光學諧振腔質量好壞的指標，一個品質因數。Q值定義=2π×諧振腔內儲存的能量/每震蕩周期損耗的能量。

　　Q值愈高，所需要的泵浦閾值就越低，亦即雷射愈容易起振。在一般的脈衝固體雷射器中，若不採用特殊的措施，脈衝雷射在腔內的振蕩持續時間與光泵脈衝時間(毫秒量級左右)大致相同，因此輸出雷射的脈衝功率水平亦總是有限的。

　　如果採用一種特殊的技術，使光泵脈衝開始後相當長一段時間，有意降低共振腔的Q值而不產生雷射振蕩，則工作物質內的粒子數反轉程度會不斷通過光泵積累而增大，然後在某一特殊選定的時刻，突然快速增大共振腔的Q值，使腔內迅速發生雷射振蕩，積累到較高程度的反轉粒子數能量會集中在很短的時間間隔內快速釋放出來，從而可獲得很窄脈衝寬度和高峰值功率的雷射輸出。實現以上目的，最常用的方法是在共振腔內引入一個快速光開關--Q開關，其在光泵脈衝開始後的一段時間內處於「關閉」或「低Q」狀態，此時腔內不能形成振蕩而粒子數反轉不斷得到增強。在粒子數反轉程度達到最大時，腔內Q開關突然處於「接通」或「高Q」狀態，從而在腔內形成瞬時的強雷射振蕩，並產生所謂的調Q雷射脈衝輸出到腔外。

　　下面分別介紹幾種常用的調Q開關和工作原理。主動調Q一般是有電光晶體調Q，聲光晶體調Q；被動調Q一般有可吸收染料調Q，Cr4：YAG可飽和吸收調Q。

　　電光調Q技術

　　利用晶體的電光效應，在晶體上加一階躍式電壓，調節腔內光子的發射損耗。開始工作時，晶體兩端加一電壓，由於晶體的偏振效應，諧振腔的損耗很大，Q值低，雷射不振蕩，雷射上能級不斷積累粒子數，Q開光處於關閉狀態。某一特定時刻，突然撤去晶體兩端電壓，諧振腔突變至損耗低，Q值高，Q開關打開，形成巨脈衝雷射。典型的Nd：YAG，電光調Q雷射器的輸出光脈衝寬度約為納秒級，峰值功率達到數兆瓦至數十兆瓦。適用於脈衝式泵浦雷射器。