激光切割机中的调Q技术

固体脉冲激光器在毫秒量级光泵激励下，激光输出为“弛豫振荡”，由一系列宽度为微妙量级、强度不等的小尖峰脉冲组成，他们都在阈值附近产生，一次峰值功率不高，为几十千瓦量级。增大泵浦能量，只能增加小尖峰脉冲的数目，不能有效地提高峰值功率，这种激光束存在许多世纪应用中不能满足要求。调Q技术就是为了抑制上述弛豫振荡，使全部及格能量压缩在一个窄脉冲时间里释放出来而发展起来的。
　　调Q技术也称为Q开光技术，是通过某种方法使谐振腔的Q值按要求的程序变化。在激光器开始工作时，先使腔处于高损耗、低Q值状态，激光不能振荡，但粒子不断地被泵浦到亚稳态，当亚稳态上粒子数足够高时，使腔的Q值突然增大，如同一个高速开关，腔内迅速建立起很强的振荡，在极短的时间内输出一个很强的窄脉冲。 激光切割机种常用的调Q技术有电光调Q和声光调Q。

1、电光调Q式一种利用晶体的电光效应来实现Q突变的方法，即利用电光晶体在外电场作用下，使入射光的偏振方向发生变化的效应，而人为地加入可控的等效反射损耗的方法。工作介质在氙灯激励下产生的无规偏振光通过起偏器后成为线偏振光，当在电光晶体上加有适当的电压时，晶体的折射率发生变化，使在晶体中传播的寻常光和非寻常光产生了一定的相位延迟，线偏振光通过晶体后的振动方向旋转90°，因而不能通过偏振轴与起偏器偏振轴平行的检偏器。这时电光开关处于关闭状态，故Q值很低，不能形成激光振荡。光泵不断激励，工作物质上能级粒子数不断积累到*大值。此时瞬间将电光晶体上的电压推掉，则线偏振光的振动方向不旋转而迅速通过检偏器，相当于电光开关迅速打开，腔内Q值猛增，激光雪崩式地产生巨脉冲。实际装置中常省去检偏器和旋转等作用。

2、声关调Q式在连续Nd：YAG激光器中插入一个声光调Q器件，器件由声光介质、换能器、驱动源等组成。驱动源产生的几十兆赫的射频电压加在换能器上，换能器将电能转换成机械能，进行机械振动产生超声波，在超声介质中形成超声光栅。激光通过超声光栅时，产生衍射，使光束偏离出谐振腔，造成腔内损耗增大,Q值很低，不能形成激光振荡。光泵不断激励，工作物质上能级粒子数不断积累到*大值，当驱动源输出的调制信号将声光介质中的超声场撤掉时，则衍射效应消失，腔损耗减小，Q值猛增，激光振荡迅速恢复，能量以巨脉冲形式输出，调制信号以0—20kHz的重复频率工作，则可以得到重复频率为0—20kHz、脉宽为100ns量级的高重复频率的巨脉冲。由于声光Q开关所需要的调制电压很低，一般在200V以下，容易实现对连续激光器进行稳定的调Q。