什么是Q 開關(guān)激光器？Q 開關(guān)激光器的類型、設(shè)計(jì)與應(yīng)用詳解

     一、Q開關(guān)激光器的定義與應(yīng)用

    Q開關(guān)激光器是一種應(yīng)用Q開關(guān)技術(shù)發(fā)射高能光脈沖的激光器。其在眾多領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，典型應(yīng)用包括激光材料加工、非線性頻率轉(zhuǎn)換、測距、遙感等。在激光材料加工中，它可以實(shí)現(xiàn)高精度的切割、鉆孔、標(biāo)記和圖案制作；在測距領(lǐng)域，Q開關(guān)激光器為激光測距儀和三維成像的激光雷達(dá)提供了強(qiáng)大的光源；在醫(yī)療應(yīng)用方面，如皮膚科和紋身去除等領(lǐng)域也展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢。

    二、泵浦方式的多樣性

    Q開關(guān)激光器可采用連續(xù)或脈沖泵浦方式。連續(xù)泵浦時(shí)，激光增益介質(zhì)應(yīng)具有長上能級(jí)壽命。常見的增益介質(zhì)有釹摻雜、鐿摻雜、鉺摻雜和銩摻雜的激光晶體等。不同的泵浦方式適用于不同的應(yīng)用場景，為用戶提供了更多的選擇。

    三、豐富的類型滿足不同需求

    1.主動(dòng)Q開關(guān)激光器

    -最常見的是主動(dòng)Q開關(guān)固態(tài)體激光器，包含主動(dòng)Q開關(guān)（通常為聲光Q開關(guān)）。常見的發(fā)射波長為1μm，也有更長發(fā)射波長的激光器，具有較高的穩(wěn)定性和可控性。

    2.被動(dòng)Q開關(guān)激光器

    -包含可飽和吸收器（被動(dòng)Q開關(guān)），最常用的可飽和吸收器是Cr：YAG晶體。脈沖重復(fù)率隨泵浦功率增加而增加，但脈沖時(shí)間通常不能精確控制。

    3.Q開關(guān)微芯片激光器

    -結(jié)構(gòu)特別緊湊，脈沖能量在納焦耳到幾微焦耳之間，平均輸出功率為幾十毫瓦，重復(fù)頻率在幾千赫茲到幾兆赫茲之間，非常適合對(duì)空間要求嚴(yán)格的應(yīng)用。

    4.光纖激光器

    -也可主動(dòng)或被動(dòng)Q開關(guān)，但全光纖器件性能有限。包含體光學(xué)元件的Q開關(guān)光纖激光器不如體激光器強(qiáng)大和穩(wěn)健，不過在某些特定應(yīng)用中具有獨(dú)特優(yōu)勢。

    四、設(shè)計(jì)問題的挑戰(zhàn)與解決方案

    設(shè)計(jì)Q開關(guān)激光器時(shí)需要考慮多個(gè)因素。例如，短脈沖持續(xù)時(shí)間需要短激光諧振器和高激光增益；高脈沖能量需要良好的能量存儲(chǔ)，同時(shí)要避免過高的增益；脈沖重復(fù)率會(huì)影響脈沖能量和持續(xù)時(shí)間；高光學(xué)強(qiáng)度可能導(dǎo)致腔內(nèi)組件的激光損傷；減少發(fā)射線寬可通過注入種子實(shí)現(xiàn)。不同的設(shè)計(jì)目標(biāo)需要不同的解決方案，這對(duì)工程師提出了挑戰(zhàn)，也推動(dòng)了技術(shù)的不斷進(jìn)步。

    五、激光安全不容忽視

    Q開關(guān)激光器的高脈沖能量和峰值功率即使在低平均輸出功率下也會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的激光安全問題。在使用Q開關(guān)激光器時(shí)，必須嚴(yán)格遵守激光安全規(guī)范，采取必要的防護(hù)措施，確保人員和設(shè)備的安全。

    Q開關(guān)激光器以其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢和廣泛的應(yīng)用前景，在現(xiàn)代科技領(lǐng)域中占據(jù)著重要地位。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，中測光科相信Q開關(guān)激光器將在更多領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。