這是通過改變激光器共振腔Q值,提高激光器輸出功率和壓縮激光脈沖寬度的技術(shù).共振腔的Q值(也稱腔的品質(zhì)因子)是描述激光器共振腔光學(xué)損耗大小的量.光學(xué)損耗低的腔,其Q值高。
當(dāng)泵浦源向激光器工作物質(zhì)輸入的能量(功率)達(dá)到振蕩閾值時,激光器便產(chǎn)生激光振蕩,輸出激光.如果泵浦源繼續(xù)泵浦,維持激光器在閾值以上,它就連續(xù)輸出激光.激光振蕩閾值與共振腔的光學(xué)損耗,亦即與共振腔的Q值有關(guān).如果激光器的工作物質(zhì)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(fā)生激光振蕩,大量的泵浦能量繼續(xù)存在工作物質(zhì)內(nèi).當(dāng)工作物質(zhì)已“吸飽”泵浦能量時,突然升高共振腔的Q值,相應(yīng)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(nèi)發(fā)射出來,形成功率很高的激光脈沖.用這個辦法得到的激光能量雖然比自由振蕩(即不加Q開關(guān))時得到的激光能量低一個數(shù)量級,但是,自由振蕩激光器輸出的光脈沖寬度是毫秒量級,而采用Q開關(guān)后得到的激光脈沖寬度大大縮窄,是幾十納秒量級.總的來說,還是使激光器輸出功率凈增加104到105倍,達(dá)幾百兆瓦到幾千兆瓦.
實施共振腔Q值突變的方法(也稱Q開關(guān))基本上有兩種:被動法(被動Q開關(guān))和主動法(主動Q開關(guān)).前者是靠激光器本身完成共振腔Q值的變化,后者是由外部機(jī)械或電子學(xué)信號使共振腔Q值發(fā)生變化.兩種方法都要求共振腔Q值變化迅速,變化幅度大.假定Q值變化速度緩慢,儲存在共振腔內(nèi)的能量將以寬脈沖形式釋放出來,結(jié)果是降低了激光功率水平,Q值變化幅度太小,實際可轉(zhuǎn)化為激光的能量數(shù)額也小
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