LiNbO3（铌酸锂）是一种多功能的电光晶体材料，因其独特的电光效应而广泛应用于光电Q开关中。光电Q开关是利用电光效应来控制腔内光束传输的器件，在激光技术中扮演着重要角色。光电Q开关通过外部电信号控制晶体的折射率，从而实现对激光脉冲输出的开关控制，是激光器中实现脉冲输出的关键组件。激光器的窄脉冲宽度和高峰值功率特性使其在遥感、激光加工、环境监测、医学等领域得到了广泛的应用。
本文介绍了一种新型的由LiNbO3晶体材料制成的单块脉冲式光电Q开关。传统的电光Q开关通常需要四分之一波片（QWP）和偏振器作为辅助元件，但在本研究中，通过理论分析和计算，确定了LiNbO3晶体的适当取向，使得Q开关可以独立地在脉冲模式下工作，无需额外的QWP或偏振器辅助。研究发现，当LiNbO3晶体的取向为θ=1.7°和ϕ=±45°时，四分之一波长电压与传统LiNbO3电光Q开关相同，并且由于晶体波法线和光轴之间的小角度变化所可能产生的影响可以忽略不计。这一结果对于LiNbO3晶体的应用具有开创性，因为在不使用QWP或偏振器的情况下，首次实现了LiNbO3晶体的成功使用。
新型Q开关的设计使得激光腔体更加紧凑、无损和稳定，对工程应用具有重要意义。激光器的性能及其对温度的依赖性与传统电光Q开关激光器几乎相同，这表明了新型Q开关的实用性。电光Q开关技术作为主动Q开关技术的一种，由于其能够实现更好的保持能力、可控的重复频率和快速的开关速率而备受关注。快速的开关速率有助于实现窄脉冲宽度，这是获得高能量密度激光脉冲的关键。
在电光Q开关技术中，所使用的电光晶体主要包括KD2PO4（磷酸二氢钾，简称DKDP）、LiNbO3（铌酸锂，简称LN）、β-BaB2O4（硼酸钡，简称BBO）、KTiOPO4（钛酸钾，简称KTP）、RbTiOPO4（钛酸铷，简称RTP）、La3Ga5SiO14（镓酸镧，简称LGS）等。在这些晶体中，LiNbO3和DKDP是两种主要的实用化电光晶体。然而，近年来，BBO、RTP和LGS等其他电光晶体也受到了广泛关注。
电光Q开关技术的主要优点包括高重复频率、高脉冲能量以及快速的开关速度，这些特点使得电光Q开关非常适合用于产生高峰值功率的脉冲激光。例如，在激光加工领域，激光器能够产生窄脉冲宽度的高能量脉冲，可以用于精密打孔、切割和雕刻等应用。在环境监测领域，脉冲激光器被用于激光雷达（LIDAR）技术，可对大气和远距离物体进行扫描和测量。在医学领域，激光器的高能量脉冲可用于眼科手术等精细操作。
该研究结果对推动高稳定性、高能量激光器的工程化应用具有重要价值，为未来激光技术的发展提供了新的可能性。随着对电光Q开关技术的进一步研究和改进，我们有理由相信，未来将会有更多高效、紧凑和稳定的激光器设备出现在市场上，满足工业生产和科学研究的需求。
