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1基本信息

調(diào)Q技術(shù)也叫做Q開(kāi)關(guān)技術(shù)，是一種獲得高峰值功率、窄脈寬激光脈沖的技術(shù)。調(diào)Q技術(shù)的工作原理如下：在光泵浦初期設(shè)法將諧振腔的Q值調(diào)高，從而抑制激光振蕩的產(chǎn)生，使工作物質(zhì)上能量粒子數(shù)得到積累。隨著光泵的繼續(xù)激勵(lì)，上能級(jí)粒子數(shù)逐漸積累到大值。此時(shí)突然將諧振腔的Q值調(diào)低，那么積累在上能級(jí)的大量粒子便雪崩式地躍遷到激光下能級(jí)，在極短的時(shí)間內(nèi)將儲(chǔ)存的能量釋放出來(lái)，從而獲得峰值功率*的激光脈沖輸出。

2詳細(xì)信息

調(diào)Q技術(shù)早出現(xiàn)于1962年，其誕生是激光發(fā)展*的一個(gè)重要突破。在此之前，由于普通脈沖激光器輸出的馳豫振蕩，我們很難獲得峰值功率高而脈寬窄的激光脈沖。調(diào)Q技術(shù)的應(yīng)用，使我們能夠獲得峰值功率在兆瓦以上而脈寬僅為納秒量級(jí)的激光脈沖，使激光成為非常強(qiáng)的相干光源，并由此產(chǎn)生了非線性光學(xué)等新的光學(xué)分支。同時(shí)，也推動(dòng)了諸如激光雷達(dá)、激光測(cè)距、高速攝影、核聚變等應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。
在普通激光器中加入調(diào)Q元件即構(gòu)成調(diào)Q激光器。根據(jù)調(diào)Q元件所采用的介質(zhì)及其工作方式的不同，調(diào)Q激光器可分為電光調(diào)Q、聲光調(diào)Q 、可飽和吸收調(diào)Q與機(jī)械轉(zhuǎn)鏡調(diào)Q四類。其中，電光調(diào)Q和聲光調(diào)Q是目前應(yīng)用較為廣泛的調(diào)Q技術(shù)。
電光調(diào)Q是利用某些晶體所具有的線性電光效應(yīng)實(shí)現(xiàn)Q值突變的，具有開(kāi)關(guān)時(shí)間短、效率高、調(diào)Q的時(shí)刻可以控制、系統(tǒng)工作穩(wěn)定、重復(fù)頻率高、輸出脈寬窄（10~20ns）、峰值功率高（幾十兆瓦以上）等優(yōu)點(diǎn)。
聲光調(diào)Q是利用激光通過(guò)聲光介質(zhì)中的超聲場(chǎng)時(shí)發(fā)生衍射效應(yīng)，造成光束的偏折來(lái)控制諧振腔的損耗，從而實(shí)現(xiàn)Q值突變的。它具有性能穩(wěn)定、重復(fù)頻率高（1~20kHz）、調(diào)制電壓低（一般<200V）等優(yōu)點(diǎn)，適用于中小功率、高重頻的脈沖激光器。
電光調(diào)Q或聲光調(diào)Q都是人為地利用光通過(guò)在電場(chǎng)或聲波場(chǎng)作用下的電光或聲光介質(zhì)所發(fā)生的各種物理效應(yīng)，從而控制腔內(nèi)的反射損耗來(lái)實(shí)現(xiàn)Q值突變的，是一種主動(dòng)式的調(diào)Q方法。
而可飽和吸收調(diào)Q技術(shù)，則是利用可飽和吸收體本身的吸收特性（即它是一種非線性吸收介質(zhì)，在比較強(qiáng)的激光作用下，它的吸收系數(shù)會(huì)隨光強(qiáng)的增加而逐漸減小直至飽和，對(duì)光呈現(xiàn)出透明的特性），通過(guò)控制腔內(nèi)的吸收損耗來(lái)調(diào)節(jié)Q值的，是一種被動(dòng)式的調(diào)Q方法，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便實(shí)用的特點(diǎn)。
半導(dǎo)體可飽和吸收體（SESAM）技術(shù)出現(xiàn)于1992年，現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用于固體激光器和光纖激光器，以實(shí)現(xiàn)短脈沖或超短脈沖。SESAM的基本結(jié)構(gòu)就是把反射鏡與吸收體結(jié)合在一起。底層一般為半導(dǎo)體反射鏡，其上生長(zhǎng)一層半導(dǎo)體可飽和吸收體薄膜，上層可能生長(zhǎng)一層反射鏡或直接利用半導(dǎo)體與空氣的界面作為反射鏡。這上下兩個(gè)反射鏡就形成了一個(gè)法布里-珀羅腔，改變吸收體的厚度以及兩反射鏡的反射率，可以調(diào)節(jié)吸收體的調(diào)制深度和反射鏡帶寬。
隨著科學(xué)的發(fā)展，很多應(yīng)用技術(shù)（例如激光熱核反應(yīng)、激光同位素分離、精密測(cè)距等）要求能夠獲得超短脈沖，即脈寬達(dá)到納秒以下量級(jí)的光脈沖。此時(shí)單純適用調(diào)Q的方法，受腔長(zhǎng)和調(diào)Q器件等條件的限制，已無(wú)法進(jìn)一步壓窄脈寬。
鎖模作為一種新的壓縮脈寬的途徑，又被稱為超短脈沖技術(shù)。它的定義包含兩方面內(nèi)容：各振蕩縱模初相位鎖定；各振蕩縱模頻率間隔相等且固定為c/2nL（L為腔長(zhǎng)）。
按照鎖模的工作原理，實(shí)現(xiàn)鎖模的方法分為主動(dòng)鎖模、被動(dòng)鎖模、同步泵浦鎖模、自鎖模和碰撞鎖模等多種形式。下面主要介紹前兩種：
主動(dòng)鎖模采用周期性調(diào)制諧振腔參量的方法，其基本原理是：在諧振腔中插入一個(gè)受外界信號(hào)控制的調(diào)制器，用一定的調(diào)制頻率周期性的改變腔內(nèi)振蕩模的振幅或相位。主動(dòng)鎖模的實(shí)現(xiàn)多采用聲光或電光調(diào)制器。
被動(dòng)鎖模是將可飽和吸收體放在諧振腔內(nèi)加以實(shí)現(xiàn)的，其原理主要是利用可飽和吸收體的非線性吸收效應(yīng)。被動(dòng)鎖模方法和被動(dòng)Q開(kāi)關(guān)二者之間的區(qū)別主要表現(xiàn)在：被動(dòng)鎖模要求可飽和吸收體上能級(jí)的壽命非常短。