聲光Q開關(AOQS)原理簡述
聲光Q開關是利用聲光相互作用以控制光腔損耗的Q開關技術。聲光調Q是通過電聲轉換形成超聲波使調制介質折射率發生周期性變化, 對入射光起衍射作用, 使之發生衍射損耗,Q 值下降, 激光振蕩不能形成。在光泵激勵下其上能級反轉粒子數不斷積累并達到飽和值, 這時突然撤除超聲場, 衍射效應立即消失, 腔內Q 值猛增, 激光振蕩迅速恢復, 其能量以巨脈沖形式輸出。這是一種廣泛使用的Q開關方式,其主要優點是重復頻率高,性能穩定可靠。
典型的聲光Q開關主要由三部分組成:電聲轉換器、聲光介質和吸聲材料。電聲換能器與聲光介質如熔石英、鉬酸鉛(PbMO4)晶體等構成聲光器件。電聲換能器加電后,將超聲波饋入聲光材料,聲波是疏密波,聲光材料的折射率發生周期變化,對相對聲波方向以某一角度傳播的光波來說,相當于一個相位光柵。于是,在超聲場中光波發生衍射,改變傳播方向。這就是所謂的聲光行射效應。聲光調Q的原理簡述如下:當聲光介質中有高頻(40MC)超聲行波傳播時,由于布拉格衍射,入射光Ii的一部分偏離到布拉格角Id的方向。偏角θB由布拉格公式決定:2λsSinθB=λ0/n=λ。代入以下的數據:聲速VS=5.97KmS;聲頻fs=40MC; 折射率n=1.46;真空波長λ0=1.06um.求得θB=0.1390衍射效率Id(L)/Ii(0)=Sin2(ηL)=sin2()式中,P為超聲功率,M為聲光品質因素,M=n6p2/ρVS3. n,p,ρ分別表示材料的折射率,光彈性系數和密度。L/h為換能器長寬比,λ0為真空波長。如果衍射光Id 占的百分比足夠大,則可能使光腔的總損耗大于小訊號增益,此時,振蕩停止,激活介質(YAG棒)借助光泵浦積累粒子數的反轉。在某一個時刻,如果去掉超聲行波,則由于激活介質有很高的儲能,所以,產生強的振蕩脈沖――即聲光調Q脈沖。如果用一定頻率的脈沖調制器調制射頻發生器,使聲光介質中有相同重復頻率的射頻超聲場時,就能獲得重復頻率工作的聲光Q開關,激光器將以重復頻率狀態輸出激光巨脈沖。
Gooch& Housego 是全球頂級聲光電光器件制造商,強大的技術力量和完備的服務體系使其一直保持領先地位,Gooch & Housego 公司生產的風冷聲光Q 開關可以使激光器系統采用全風冷設計,無需循環水冷卻。產品關斷能力強,能承受非常高的峰值功率,被廣泛地應用于短腔或低增益腔型的端泵激光器中。我們可以提供各種波長、各種通光孔徑的工業標準風冷聲光Q 開關。在選擇Q 開關時,要考慮的關鍵參數有波長,光功率密度,偏振態,光束直徑,調制損耗,機械結構尺寸的限制和冷卻方式等。 下列聲光Q開關型號在世界范圍內被廣泛使用。
型號 | 波長 nm | 有效孔徑mm | 工作頻率MHz | 光學材料 | 類型 |
I-QS080-1C10G-8-GH28 | 1030-1064 | 1 | 80 | 晶狀石英 | 傳導冷卻 |
Super Q開關 | 1064 | 1.6/2/3/4/5/6.5 | 24/27.12 | 晶狀石英 | 水冷 |
工業標準聲光Q開關 | 1064 | 1.6/2/3/4/5/6.5/8 | 24/27.12/40.68/68 | 熔融石英 | 水冷 |
Stallion | 1064 | 1.6/2/3/4/5/6.5/8 | 24/27.12/40.68/68 | 熔融石英 | 水冷 |
VHE聲光Q開關 | 1064 | 1.6/2/2.5/3/4 | 68 | 晶狀石英 | 水冷 |
I-QS041-1.8C10G-4-GH21 | 1064 | 1.8 | 40.68 | 晶狀石英 | 傳導冷卻 |
I-QS080-1C10G-4-GH25 | 1064 | 1 | 80 | 晶狀石英 | 傳導冷卻 |
I-QS080-0.5C10G-8-GH48 | 1064 | 0.5 | 80 | 晶狀石英 | 傳導冷卻 |
I-QS080-1C10H-4-OS14 | 1319,1342 | 1 | 80 | 晶狀石英 | 傳導冷卻 |
I-QS027-4S4V2-x5-ST1 | 1550 | 4 | 27.12 | 熔融石英 | 水冷 |
I-QS041-2C10V5-4-HC1 | 1900-2100 | 2 | 40.68 | 晶狀石英 | 傳導冷卻 |
I-QS041-5C10V5-x5-ST3 | 2100 | 5 | 40.68 | 晶狀石英 | 水冷 |