調Q激光器的三種類型
瀏覽次數：1141 發(fā)布于：2023-04-25
調Q激光器可產生高強短脈沖激光。對于高脈沖能量，增益介質必須能夠存儲足夠高的能量，這就要求其具有長上能級壽命、高密度激光離子、不太高的增益效率；如果增益效率太高，自發(fā)輻射將限制能量存儲，而且初始損耗必須很高才能防止激光提前啟動。上能級壽命在納秒級的氣體、半導體和染料激光器不適合調Q工作。
固體激光器是常見也是從技術角度而言重要的調Q激光器類型，但是光纖激光器也能以調Q工作，并可通過光纖放大器提高平均功率，而微片激光器則以極短的腔長提供更窄的脈寬。
主動和被動調Q
主動調Q激光器通過調制器主動調制腔內損耗。比如在腔內插入聲光調制器，施加RF功率時使部分光束通過衍射溢出腔外，激光介質中存儲高能量后深圳市華聯歐國際貿易有限公司是歐美工業(yè)備品備件一站式服務商，貨源充足，型號齊全，質量可靠，售后服務佳。專業(yè)原裝行貨，正品保證，歡迎來電咨詢!所有產品售后有質保，并且有終身免費技術指導。我們有專業(yè)的客服團隊，24小時進行服務。下面是深圳華聯歐小編精心為大家推薦的產品科普一下調Q激光器的三種類型，如果您喜歡可以繼續(xù)閱讀詳細瀏覽一下去看看了解一下吧，關注收藏我們網址，每天為大家推送更多的干貨!
調Q激光器可產生高強短脈沖激光。對于高脈沖能量，增益介質必須能夠存儲足夠高的能量，這就要求其具有長上能級壽命、高密度激光離子、不太高的增益效率；如果增益效率太高，自發(fā)輻射將限制能量存儲，而且初始損耗必須很高才能防止激光提前啟動。上能級壽命在納秒級的氣體、半導體和染料激光器不適合調Q工作。
固體激光器是常見也是從技術角度而言重要的調Q激光器類型，但是光纖激光器也能以調Q工作，并可通過光纖放大器提高平均功率，而微片激光器則以極短的腔長提供更窄的脈寬。
主動調Q激光器通過調制器主動調制腔內損耗。比如在腔內插入聲光調制器，施加RF功率時使部分光束通過衍射溢出腔外，激光介質中存儲高能量后忽然關閉RF功率形成并輸出激光脈沖。
被動調Q激光器通過可飽和吸收體調制腔內損耗。對于可飽和吸收體，低強度光被吸收，高強度光透射，因此可通過腔內光強被動調制損耗。
用于調Q的可飽和吸收體一般是摻雜過渡金屬離子的晶體或玻璃。比如，Cr4+:YAG晶體常用于1.064 μm Nd:YAG激光器(包括微片激光器)，V3+:YAG晶體則適合1.3 μm激光器。調制深度取決于摻雜濃度和晶體長度，而飽和能量可通過吸收體中的模場調節(jié)?？娠柡臀针x子也可摻雜在光纖中。
半導體可飽和吸收反射鏡(SESAM)特別適合微片激光器，它幾乎不增加腔長，所以脈寬可以非常窄，而且性能參數還可通過設計和材料優(yōu)化。另外，可飽和吸收體還可以是摻量子點(比如硫化鉛)的玻璃、染料溶液甚至氣體。
固體激光介質一般摻雜三價稀土離子，比如釹、鐿和鉺，也有少數摻雜鈦和鉻等過渡金屬離子。下表列出了一些常用的固體調Q增益介質及其主要特性。
小型主動調Q固體激光器通過1到20 W激光二極管連續(xù)泵浦可產生高達10 mJ量級的脈沖能量(比如1 kHz重頻和10 W平均功率)。典型脈寬在幾到幾百納秒，對于100 ns脈寬，10 mJ脈沖能量對應約90 kW峰值功率。被動調Q激光器的脈沖能量一般更低。
對于更高能量但低重頻激光(所以平均功率一般)，可以使用脈沖泵浦，比如準連續(xù)二極管或閃光燈泵浦。使用不是很大的閃光燈泵裝置可產生數焦耳的脈沖能量。
對于高平均功率和中高重頻，一般使用高功率激光二極管連續(xù)泵浦。比如，碟片式Yb:YAG激光器能以較長脈寬(比如1 μs)輸出數百瓦平均功率。摻釹板條激光器可產生更短的脈寬，并且輸出高功率、高質量光束。提高功率的另一種方法是使用主振蕩功率放大器(MOPA)結構。
微片激光器具有非常短的腔，特別是通過半導體可飽和吸收鏡(SESAM)被動調Q工作。因為光場幾乎不穿透SESAM，所以腔長基本只取決于晶體厚度。下圖所示為SESAM被動調Q微片激光器的基本結構。
如果晶體具有高泵浦吸收率和高增益，比如Nd:YVO4晶體，可產生遠小于100 ps的脈寬，但是脈沖能量一般無法超過1 μJ太多。這種激光器的困難之一是制備既具有高調制深度、飽和能量也不太低的SESAM組件。飽和能量太高可能造成SESAM損傷。
微片激光器也可通過小型電光調制器以主動調Q工作，但由于腔長增加，脈寬也因此變長。微片激光器可實現非常高的脈沖重頻，比如被動調Q可達到數MHz級別，但是提高重頻時脈寬也會更長。
短腔也更容易實現單模輸出。盡管脈沖能量低，但由于脈寬窄，所以峰值功率較高，足夠實現高效的非線性頻率轉換。所以，微片激光器能以很緊湊的系統(tǒng)提供可見光、紫外或中紅外輸出。
光纖激光器也能主動或被動調Q工作，但是實施有所局限：
適合全光纖器件的調制器選擇有限，而且主要用于很小模場的單模光纖，因此非線性效應、光纖損傷和放大自發(fā)輻射(ASE)非常限制性能。
使用包層泵浦大模場光纖可顯著提高能量(比如1 mJ以上)，但是此類系統(tǒng)需要在腔內使用塊體光學組件，這樣將失去全光纖的技術優(yōu)勢，而且性能無法達到固體激光水平。
但是，通過高功率光纖放大器可放大脈沖，提高平均功率，即使脈沖能量一般。放大器中可能存在一定的非線性脈沖畸變，不過在其應用中也可以接受。
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