Q開關理論

在常用的激光打標中，聲光Q開關利用了超聲波和光柱在介質中散射的相互作用的關系。光束以與在散射介質中的聲波表面成布拉格角的方向進入，按照周期性變化的以聲波產生的衍射率進行衍射。

共振腔的Quality值表征腔內存儲能量和單周期損耗能量之比，Q值越高損耗越小。Q開關激光器通過光泵存儲能量，并在腔內插入Q開關元件周期性地引入高損耗。如果用α表示共振腔損耗，則：

所以，Q開關的本質是調制損耗和載流子反轉閾值。對于低Q值，由于高損耗和高閾值，即使介質材料中的能量和增益都很高也無法形成激光振蕩，所以載流子反轉水平將遠高于普通激光器。恢復高Q值后，能量瞬間釋放，發射一個巨脈沖。

只要能使損耗突變的元件都能用作Q開關，比如旋轉棱鏡、電光調制器、聲光調制器和可飽和吸收體。前三種方法通過外部驅動控制，故稱主動調Q；對于可飽和吸收體，低強度光被吸收，高強度光透射，因此可通過腔內光強被動調制損耗，故稱被動調Q。

首先，射頻信號被附著在熔融石英上的傳感器所感應到，厚度伸展振動產生。超聲波橫波由于震動在熔融石英中傳播, 而聲波產生的相光柵也形成了。激光束當滿足相對于這個相位光柵成布拉格角時發生衍射，與入射光在太空中分散開。

如果激光光學諧振腔的建成是相對于0維衍射光(非衍射光)，當射頻信號被感知，衍射光便從激光光學諧振腔軸線產生。結果，激光光學諧振腔內發生損失，及激光振蕩受到打壓。利用這一現象，射頻信號只在特定某個時間長度內被感知，(地位低Q值)來暫停激光振蕩。在此期間，反轉的Nd：YAG激光棒通過連續泵浦積累了很多。當射頻信號減至零(地位高Q值)和激光光學諧振腔內的損失消除了，累積的能量以在極短的時間長度內脈沖形式的激光振蕩被激活，他們是Q開關脈沖。