调Q激光器

一般固体脉冲激光器输出的光脉冲不是单一到光滑脉冲，而是一些列由宽度在微秒量级的强度不等的小尖峰脉冲组成的序列。这种光脉冲序列持续时间长达几百微秒甚至几毫秒，其峰值功率也只有几十千瓦的水平，远远满足不了诸如激光雷达、激光测距、激光制导、高速摄影，以及激光核聚变等许多重要实际应用的要求。为此，在激光被发现不久后就有人提出了调Q的概念，并于1962年制成第一台调Q激光器。它的出现，使激光脉冲输出性能得到了几个数量级的改善，脉冲宽度压缩到纳秒级，峰值功率高达千兆瓦。这对于激光测距、激光雷达、激光加工和动态全息照相等应用的发展起到了重要作用。

调Q原理指的是，采用某种办法使谐振腔在泵浦开始时处于高损耗低Q值状态，这时激光振荡的阈值很高，粒子密度反转数即使累积到很高的水平也不会产生振荡；当粒子密度反转数达到其峰值时，突然使腔的Q值增大，将导致激光介质的增益大大超过阈值，极其快速地产生振荡。这时储存在亚稳态上地粒子所具有地能量会很快转换为光子的能量，光子像雪崩一样以极高的速度增长，激光器便可输出一个峰值功率高、宽度窄的激光巨脉冲。用调节谐振腔的Q以获得激光巨脉冲的技术称为激光调Q技术。

因为谐振腔的损耗包括反射损耗、吸收损耗、衍射损耗、散射损耗和透射损耗，因而用不同方法控制不同类型的损耗，就形成了不同的调Q技术。控制反射损耗的技术有机械转镜调Q技术、电光调Q技术，控制吸收损耗的技术有可饱和吸收染料调Q技术，控制衍射损耗的技术有声光调Q技术等。机械转镜调Q技术原理比较直观，并且目前已较少使用。