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调Q技术解析PPT学习教案 调Q技术是激光发展史上的一个重要突破，它是将激光能量压缩到宽度极窄的脉冲中发射，从而使光源的峰值功率可提高几个数量级的一种技术。调Q技术的出现是激光发展史上的一个重大突破，它不仅大大推动了一些应用技术的发展且成为科学研究的有力工具。 调Q技术的优点是输出功率大，体积小，坚固，贮存能量的能力较强，适合实现Q开关、锁模等技术。调Q技术的出现是激光发展史上的一个重要突破，它不仅大大推动了一些应用技术的发展且成为科学研究的有力工具。 固体激光器的优点是输出功率大，体积小，坚固，贮存能量的能力较强，适合实现Q开关、锁模等技术。固体脉冲激光器由于存在驰豫振荡现象，输出激光为一无规尖峰脉冲序列，其总的脉冲宽度持续几百微秒甚至几毫秒，峰值功率也只有几十千瓦的水平，远不能满足诸如激光精密测距、激光雷达、高速摄影、高分辨率光谱学研究等的要求，正是在这些要求的推动下，人们研究和发展了调Q技术。 1961年底，邓锡铭几乎与国外同时，独立提出了高功率激光Q开关原理。他非常形象地解释：把Q开关比喻为一个稍有漏水（自发辐射跃迁）的抽水马桶，当水箱被灌（光泵注入能量）满之后水箱底部的盖快速揭开（Q值突变），水（激光能量）就一涌而出（激光峰值功率输出）。采用调Q技术很容易获得峰值功率高于兆瓦、脉宽为数十个纳秒的激光巨脉冲。 调Q技术的基本原理是通过改变（增加）激光器的阈值来实现。普通激光器谐振腔的损耗是不变的，一旦光泵浦使反转粒子数达到或略超过阈值时，激光器便开始振荡，于是激光上能级的粒子数因受激辐射而减少，致使上能级不能积累很大的反转粒子数，只能被限制在阈值反转数附近。这是普通激光器峰值功率不能提高的原因。 要使上能级积累大量的粒子，可以设法通过改变（增加）激光器的阈值来实现。就是当激光器开始泵浦初期，设法将激光器的振荡阈值调得很高，抑制激光振荡的产生，这样激光上能级的反转粒子数便可积累得很多当反转粒子数积累到最大时，再突然把阈值调到很低，此时，积累在上能级的大量粒子便雪崩式的跃迁到低能级，于是在极短的时间内将能量释放出来，就获得峰值功率极高的巨脉冲激光输出。 Q值称为品质因数，它定义为：Q=2πυ0×（腔内存储的能量/每秒损耗的能量）。Q值是评定激光器中光学谐振腔质量好坏的指标。Q值也可以用光子在谐振腔内的寿命表示。设谐振腔的能量损耗率为δ，则Q值可以表示为：Q=2πυ0×（W/δ），其中W为腔内存储的能量，δ为光在腔内传播单次能量的损耗率。 调Q技术就是通过某种方法使腔的Q值（损耗）随时间按一定程序变化的技术。通过改变Q值，可以改变激光器的阈值，从而获得峰值功率高于兆瓦、脉宽为数十个纳秒的激光巨脉冲。