本文章介紹了激光器中調Q的原理，主動調Q和被動調Q的方法。調Q是通過在激光器的光學諧振腔內(nei) 放置某種類型的可變衰減器來實現的。當衰減器工作時，離開增益介質的光不會(hui) 返回，激光也不會(hui) 激發。腔內(nei) 的這種衰減對應於(yu) 諧振腔的Q因子（品質因數）的降低。高的Q因子對應於(yu) 低的諧振器損耗，反之亦然。
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調Q的原理
調Q是通過在激光器的光學諧振腔內(nei) 放置某種類型的可變衰減器來實現的。當衰減器工作時，離開增益介質的光不會(hui) 返回，激光也不會(hui) 激發。腔內(nei) 的這種衰減對應於(yu) 諧振腔的Q因子（品質因數）的降低。高的Q因子對應於(yu) 低的諧振器損耗，反之亦然。
最初，設置Q開關(guan) 使諧振腔Q值低以防止光反饋到增益介質中。這會(hui) 產(chan) 生粒子數反轉，但由於(yu) 沒有來自諧振器的反饋，激光不會(hui) 發出。由於(yu) 受激輻射的速率取決(jue) 於(yu) 進入工作物質的光子量，因此增益介質中存儲(chu) 的能量會(hui) 隨著持續泵浦而增加。由於(yu) 自發輻射和其他過程的損失，經過一定時間，儲(chu) 存的能量會(hui) 達到某個(ge) 最大值；此時稱為(wei) 增益飽和。此時，Q開關(guan) 器件迅速從(cong) 低Q變為(wei) 高Q，從(cong) 而允許反饋和受激發射的光放大過程開始。由於(yu) 增益介質中已經儲(chu) 存了大量能量，諧振腔中的光強度會(hui) 迅速增加。這也導致存儲(chu) 在介質中的能量幾乎以同樣快的速度耗盡。最終激光輸出的持續時間短峰值能量高的巨脈衝(chong) 。
主動調Q中，Q開關(guan) 是一個(ge) 外部控製的可變衰減器。這可能是一個(ge) 機械設備，例如放置在腔內(nei) 的快門、斬波輪或旋轉鏡，或是某種調製器，例如聲光設備、磁光效應設備或電光器件——普克爾盒或克爾盒。損耗的減少，通常由外部的電信號觸發。因此可以從(cong) 外部控製脈衝(chong) 重頻。調製器的另一個(ge) 優(you) 點是損耗的光可以耦合出腔體(ti) 並且可以用於(yu) 其他用途。或者，當調製器處於(yu) 其低Q狀態時，外部產(chan) 生的光束可以通過調製器耦合到腔中。這可用於(yu) 用具有所需特性（例如橫模或波長）的光束“播種”腔體(ti) 。當Q值升高時，從(cong) 種子源開始產(chan) 生激光，產(chan) 生具有種子源特性的調Q脈衝(chong) 。
被動調Q，Q開關(guan) 是一種可飽和吸收體(ti) ，這種材料的透射率會(hui) 在光強超過某個(ge) 閾值時增加。該材料可以是離子摻雜晶體(ti) ，如Cr:YAG，用於(yu) Nd:YAG 激光器的Q開關(guan) 、可漂白染料或無源半導體(ti) 器件。最初，可飽和吸收體(ti) 的損耗很高，一旦大量能量存儲(chu) 在增益介質中，就可以產(chan) 生一些激光。隨著激光功率的增加，它會(hui) 使吸收體(ti) 飽和，即迅速降低諧振腔損耗，從(cong) 而使功率可以更快地增加。理想情況下，這會(hui) 使吸收器進入低損耗狀態，以允許通過激光脈衝(chong) 有效提取存儲(chu) 的能量。脈衝(chong) 結束後，吸收體(ti) 在增益恢複之前恢複到高損耗狀態，從(cong) 而延遲下一個(ge) 脈衝(chong) ，直到增益介質中的能量完全補充。脈衝(chong) 重複率隻能間接控製，例如改變激光器的泵浦功率和腔中可飽和吸收體(ti) 的數量。
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