Q开关(英文:Q-switching),也称巨脉冲发生器,是一种产生脉冲激光的技术。与同样用来产生脉冲的锁模方式相比,Q开关方式的重复率,脉冲能量,脉冲持续时间更长。 有时,这两种技术也会同时使用。通过改变激光共振腔Q值,提高激光器输出功率和压缩激光脉冲宽度的技术。
Q开关的组成:
Q开关元件主要由石英晶体,压电换能器,阻抗匹配元件,射频插头和壳体组成。
Q开关控制激光的原理:
Q开关是激光光学系统中一个重要光学元件,它通过阻断和不阻断光的反射通道来抑制和产生激光脉冲。不给压电换能器施加射频信号时,石英晶体保持其原有的常规折射率,由激光棒发射出来的平行光透过石英晶体,经后反光镜发射再穿过石英晶体,返回激光棒。
一旦给压电换能器施加射频信号,压电换能器立即在石英体内产生超声波。
超声波压迫石英晶体使它的折射率发生变化,透过石英晶体的光线发生折射而偏离后反光镜,使得没有光线返回激光棒。由于激光光线返回激光棒是激发激光的必要条件,所以产生激光的进程停止,因此给压电换能器施加和撤除射频信号,是关掉和释放激光的重要控制手段
市场上有2种Q开关,一种是风冷Q开关,一种是水冷Q开关。Q开关有27M,40M,80M等规格。激光打标机常用Q开关都是27M的。在目国内市场一般都是采用27M的水冷Q开关。
被动Q开关是由激光器本身完成Q值的变化的。主动Q开关是由外部机械或电子信号使Q值的变化的。他们的共同原理都是有意降低初始所激发出来的光子的能量,即Q值,常用的Q开关有:
1、可饱和吸收体Q开关:这是属于被动Q开关。在共振腔内放可饱和吸收染料盒、色心晶体等。它们对腔内的激光透过率是光强的函数,在开始时,共振腔内的受 激辐射强度低,它们对光辐射的吸收率大,即共振腔的Q值很低;当工作物质被充分泵浦而达到激光振荡阈值时,它们发生饱和吸收,透过率上升到近100%,共 振腔的Q值也随即突然升高到很高的数值。
2、电光晶体Q开关:这是主动Q开关。在共振腔内放电光元件和偏振分析器。当给电光元件加上外电场时会使通过的激光的偏振面发生旋转,由此可控制光束通过分析器的透过率。共振腔的Q值与分析器的透过率有关。现在最常见的电光元件是克尔盒和普克尔盒。
3、转镜式Q开关:这是主动Q开关。用马达带动共振腔的一块三棱镜高速旋转,当旋转的镜子转到与共振腔另一面反射镜精确平行的位置时,腔的Q值,其它位 置都比较低,反射镜的转动必须与闪光灯的触发同步,使两块反射镜达到平行时,工作物质已得到充分的泵浦。这种Q开关的主要优点是重复性好,主要缺点是容易 产生噪声.