[發明專利]一種調Q激光器及調Q的方法

有效

• 申請號: 200910107057.0
• 申請日: 2009-05-05
• 公開（公告）號: CN101552427A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發明（設計）人: 高云峰;張洪鑫
• 申請（專利權）人: 深圳市大族激光科技股份有限公司
• 主分類號: H01S3/11
• 分類號: H01S3/11
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所
• 代理人: 張全文

技術領域

本發明屬于激光器領域，尤其涉及一種調Q激光器及調Q的方法。

背景技術

激光器中激光諧振腔的Q值是指諧振腔的品質因子(Quality?Factor)，是用來描述激光器諧振腔光學損耗大小的量；Q值定義為：Q＝(諧振腔內存儲的能量)/(每秒損失的能量)；光學損耗低的諧振腔，其Q值高；光學損耗高的諧振腔，其Q值低。

當泵浦源向激光器工作物質輸入的能量(功率)達到振蕩閾值時，激光器便產生激光振蕩。如果泵浦源繼續泵浦，維持激光器在閾值以上，它就連續輸出激光。激光器振蕩閾值與共振腔的光學損耗(Q值)有關。如果激光器的工作物質在受泵浦的期間，讓共振腔的Q值保持很低，則激光器因振蕩閾值很高而不能發生激光振蕩，大量的泵浦能量繼續存在工作物質內。當工作物質已“吸飽”能量時，突然升高Q值，相應地，激光振蕩閾值也突然降低，在閾值之上那部分儲存能量便在短時間內發射出來，形成峰值功率很高的激光脈沖。

目前主要有兩種類型Q開關，一種是被動Q開關，一種是主動Q開關。前者是由激光器本身完成Q值的變化的，后者是由外部機械或電子信號使Q值的變化的。常用的Q開關有：

1、可飽和吸收體Q開關：這是屬于被動Q開關。可飽和吸收體Q開關在共振腔內放可飽和吸收染料盒、色心晶體等。它們對腔內的激光透過率是光強的函數，在開始時，共振腔內的受激輻射強度低，它們對光輻射的吸收率大，即共振腔的Q值很低；當工作物質被充分泵浦而達到激光振蕩閾值時，它們發生飽和吸收，透過率上升到近100％，共振腔的Q值也隨即突然升高到很高的數值。這種開關的優點在于無需額外的控制器件，缺點是無法對頻率進行控制。

2、電光Q開關：這是主動Q開關。電光Q開關是在諧振腔內放置電光元件和偏振分析器，當給電光元件加上外電場時會使通過的激光的偏振面發生旋轉，由此可控制光束通過偏振分析器的透過率；而諧振腔的Q值與偏振分析器的透過率有關；這種電光Q開關的缺點是必須使用高壓(3～5KV)驅動器進行驅動，同時開關的頻率也較低。

3、機械Q開關：這是主動Q開關。機械Q開關是用馬達帶動諧振腔的一塊反射鏡高速旋轉，當旋轉的鏡子轉到與諧振腔另一片反射鏡精確平行的位置時，諧振腔的Q值最高，其它位置Q值都比較低，反射鏡的轉動必須與閃光燈的觸發同步，使兩塊反射鏡達到平行時，工作物質已得到充分的泵浦；這種Q開關的缺點是容易產生噪聲。

4、聲光Q開關：聲光Q開關是指在諧振腔中放入聲光介質，當沒有超聲波存在時，光束可自由通過聲光介質，諧振腔的Q值很高，容易產生激光振蕩；當有超聲波時，聲光介質密度發生周期變化，導致折射率周期變化，從而使光束發生偏轉，這時諧振腔的Q值很低，使上一能級得粒子數迅速積累；這種Q開關的缺點是需要使用高功率射頻驅動器，而激光器中其它元器件容易受高頻信號干擾。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種調Q激光器，旨在解決現有的調Q激光器在使用中容易受干擾、產生了噪聲、成本高的問題。

本發明實施例是這樣實現的，一種調Q激光器，所述調Q激光器包括：激光諧振腔以及位于所述激光諧振腔中的泵浦源、激光增益介質以及調Q裝置，所述激光增益介質吸收所述泵浦源輸出的能量后形成反轉粒子數，激光諧振腔處于較低Q值的振蕩狀態，當所述反轉粒子數達到最大值時，觸發所述調Q裝置輸出開門信號，所述反轉粒子數躍遷至下一能級產生自發輻射并形成脈沖激光由所述激光諧振腔輸出，通過調節所述泵浦源的泵浦時間與調Q裝置輸出開門信號的時間之間的延時，得到最大能量的脈沖激光；所述調Q裝置包括快門。

作為本發明的一個實施例，所述激光諧振腔進一步包括：全反射鏡以及用于輸出所述脈沖激光的耦合輸出鏡。其中，所述全反射鏡是平面鏡、球面鏡或棱鏡。

在本發明實施例中，所述泵浦源為閃光燈或激光二極管。

作為本發明的一個實施例，所述泵浦源與所述激光增益介質耦合連接。其中，所述激光增益介質與所述泵浦源是通過端面耦合連接或側面耦合連接。

作為本發明的一個實施例，所述激光增益介質是激光晶體、激光陶瓷或增益光纖。

本發明實施例的目的還在于提供一種采用上述調Q激光器進行調Q的方法，包括下述步驟：

泵浦源輸出能量；

激光增益介質吸收泵浦源輸出的能量后形成反轉粒子數，激光諧振腔處于較低Q值的振蕩狀態；

當所述反轉粒子數達到最大值時，觸發調Q裝置輸出開門信號，激光諧振腔處于較高Q值的振蕩狀態通過調節所述泵浦源的泵浦時間與調Q裝置輸出開門信號的時間之間的延時，得到最大能量的脈沖激光；所述調Q裝置包括快門；