1、光电子技术（8）,（四）、最佳转速,上面讨论表明转速越快，开关时间越短，脉冲越短，然而，峰 功率为脉冲能量与时间之比，转速太快，可能脉冲能量太低， 峰功率也低。应调节转速，使峰功率最大，而不是只追求脉冲 宽度窄。,（五）、转镜调Q的加速原理,转镜由电机驱动，转速约3000转/分，开关时间约为100ns，这 离最佳转速还有一定的距离。再提高电机转速也有困难，所以 采用光学加速方法来压缩开关角，缩短脉冲宽度。,1、二次加速Q开关,a、折叠腔式,光电子技术（8）,如图所示折叠腔。,优点：结构紧凑，腔长增加一倍，开关角减小一倍，相当于转 速提高一倍。同时，也减小了光束的发散角。,缺点：增大了棱镜，负荷
2、增加。,b、棱镜直角腔,如图，将一个大棱镜分成两个小棱镜，转动其中一个，减小了 负荷，又达到加速的目的。,此种结构在机械调Q中曾被广泛应用。,转镜调Q属慢开关型，机械转动引起振动，开关时间通常在百纳 秒量级。,光电子技术（8）,二、电光调Q,电光调Q利用电光晶体的各向异性线性电光效应，控制光的偏振 态变化，达到控制谐振腔的损耗目的。,电光效应指晶体的折射率随外加电场而发生各向异性变化。通常 晶体的折射率随外加电场的变化可表示为：,由ijEj项引起的折射率变化称为一次电光效应，又称普克尔效应。由bijkEjEk项引起的折射率变化称为二次电光效应，又称克尔效应。,电光调制器：用电光晶体制造的一个电
3、压控制的1/4或1/2波片。 控制通过它的光束的偏振态的变化。,（一）、带起偏器的电光Q开关,这种Q开关用作非偏振激光器的Q开关。工作原理如图。在谐振腔 的一个端镜前面插入格兰-付克棱镜和电光调制器。格兰-付克棱镜 起起偏和检偏振的作用，而电光调制器起可控1/4波片作用，作为 退压式电光Q开关，即降电压时Q突增加。退压Q开关的缺点是脉冲 前沿不陡。通过插入1/4波片或加调制器电压为V/4 V/2，可以改 退压式Q开关为升压式Q开关。,光电子技术（8）,（二）、双折射偏离法电光Q开关,这种Q开关控制光束偏离增益介质而产生损耗，如图。这种Q开关仍 为降压式Q开关，采用上述相同方法可以改为升压式Q开
4、关。,（三）、单块双450电光Q开关,这种Q开关将双折射晶体切割成450角的平行四边形，光轴平行于长 边。Q开关激光器结构和工作原理如图。这种Q开关可以通过暗场预,光电子技术（8）,偏置技术设置为升压式Q开关。,（四）、单块单450电光Q开关,单45度Q开关是对双45度的改进。激光器结构和工作原理如图。 同理，通过暗场预偏置技术可以改目前的退压式为升压式Q开关。,（五）、脉冲透射式Q开关（PTM）,脉冲透射式Q开关（PTM）又称腔倒空。发展腔倒空技术是为了进 一步压缩Q开关脉冲和输出更高的脉冲能量。激光是在高Q状态振 荡输出的，至少要振荡几个周期，才能有好的相干性、好的方向性 和足够的增益。这
5、样，Q开关脉冲宽度为m2L/c(L为腔的单程光程 长度，m为整数，取3-5)，另一方面，激光端镜耦合输出通常只有 10%左右，剩余的90%左右的能量在腔内没有输出。两种作用降低,光电子技术（8）,了脉冲峰功率约一个数量级。而发展腔倒空技术正是要解决此问 题。将腔内全部能量在一个振荡周期内倒出，提高脉冲峰功率一 个数量级。,1、带起偏器、检偏器的PTM调Q,激光器结构和调Q原理如图。升压式PTM调Q。,2、单块双450晶体PTM调Q,激光器结构与调Q原理如图。升压式PTM调Q。,3、单块单450晶体PTM调Q,激光器结构与调Q原理如图。升压式PTM调Q。,三、声光调Q,声光调Q是利用超声波在弹性
6、介质中传播引起的折射率光栅对光的 的衍射实现谐振腔的Q值调节的。,光电子技术（8）,声波是纵波，在介质中传播时会引起介质的密度随声波周期性变 化，进而折射率周期性变化，形成折射率光栅。光通过这种折射率 光栅后，位相会受到调制而产生衍射，即声-光衍射。声-光衍射可 分为拉曼-奈斯衍射和布拉格衍射，后者的衍射效率高，所以，声 光调Q通常采用布拉格衍射调Q。,声-光调制器可以设计成行波型和驻波型两种结构。驻波型的驱动 功率比行波型低，但驻波超声场在声光介质中不易迅速消除，因而 开关时间较长，故实际使用中多采用行波型。,声光调Q激光器结构与工作原理如图。,PTM声光调Q激光器结构与原理如图。采用共焦腔提高倒出效率。 倒出效率为： 最大值为50%，当=50%,复习要点,1、机械调Q的原理，最佳转速，开关角，转镜加速原理？,2、电光调Q的原理，电光Q开关的典型结构，工作过程，升压式， 降压式电光Q开关的优缺点，普克尔效应，克尔效应？,4、声光调制器的工作原理，行波性，驻波性声光Q开关的特点，声 光Q开关的调Q原理，布拉格和拉曼-奈斯衍射的特点。声光调Q的优 点？,3、端镜耦合输出调Q和腔倒空调Q技术的比较？,作业八,1、设计一种升压式电光调Q激光器，并说明其调Q过程。,2、比较端镜耦合输出电光调Q技术与腔倒空电光调Q技术的特点？,
