Q 开关

Q 开关是一种通过调节腔内损耗从而调节激光谐振腔的Q因子，从激光器中获得高能短光脉冲（而非超短）的技术。该技术主要用于固态体激光器产生高能量和峰值功率的纳秒脉冲。

Q开关脉冲的产生过程的描述：

• 最初，谐振器损耗保持在高水平（有主动调Q和被动调Q两种技术），从而无法产生激光。通过泵送机制使用增益介质的能量快速增加并积累。如果泵浦能量足够的情况下，储存的能量通常仅受自发辐射（特别是连续泵浦）的限制，在其他情况下（具有足够大的增益）受到寄生激光的影响。
• 然后，谐振腔的损耗突然降低到一个很小的值，因此激光辐射的功率在激光谐振腔中迅速增加。这个过程通常从自发发射的噪声开始，在数百或数千次的谐振腔往返中被放大到宏观的功率水平。
• 一旦腔内功率达到增益介质的饱和能量的数量级增益开始饱和。当增益等于谐振腔器自身损耗时达到脉冲峰值。

此时存在的巨大内腔功率导致在功率衰减期间存储的能量进一步耗尽。通常，在脉冲最大值之后提取的能量与在脉冲最大值之前提取的能量相似，并且产生的脉冲形状大致对称。

用Q开关实现的脉冲持续时间通常在纳秒范围内（相当于几个谐振器的往返），通常远远高于谐振腔的往返时间。产生的脉冲能量通常高于增益介质的饱和能量，即使是小型激光器也可以达到毫焦耳范围。峰值功率可以比连续波操作时的功率高几个数量级。即使对于中等尺寸和光束适度聚焦的激光器，峰值强度也足以在空气中进行光击穿。

在大多数情况下，Q开关激光器通过重复的Q开关产生有规律的脉冲序列。脉冲重复率通常在1-100kHz的范围内，有时更高。被动Q开关微芯片激光器的脉冲持续时间远远低于1纳秒，重复率高达几兆赫兹，而大型（通常是放大的）激光系统可以提供具有数千焦耳能量和持续时间在纳秒范围内的脉冲。

应用Q开关技术的激光器被称为Q开关激光器。