聲光Q開關(guān)(AOQS)原理簡述

聲光Q開關(guān)是利用聲光相互作用以控制光腔損耗的Q開關(guān)技術(shù)。聲光調(diào)Q是通過電聲轉(zhuǎn)換形成超聲波使調(diào)制介質(zhì)折射率發(fā)生周期性變化, 對入射光起衍射作用, 使之發(fā)生衍射損耗,Q 值下降, 激光振蕩不能形成。在光泵激勵(lì)下其上能級反轉(zhuǎn)粒子數(shù)不斷積累并達(dá)到飽和值, 這時(shí)突然撤除超聲場, 衍射效應(yīng)立即消失, 腔內(nèi)Q 值猛增, 激光振蕩迅速恢復(fù), 其能量以巨脈沖形式輸出。這是一種廣泛使用的Q開關(guān)方式，其主要優(yōu)點(diǎn)是重復(fù)頻率高，性能穩(wěn)定可靠。

典型的聲光Q開關(guān)主要由三部分組成：電聲轉(zhuǎn)換器、聲光介質(zhì)和吸聲材料。電聲換能器與聲光介質(zhì)如熔石英、鉬酸鉛（PbMO4）晶體等構(gòu)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(fā)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(dāng)于一個(gè)相位光柵。于是，在超聲場中光波發(fā)生衍射，改變傳播方向。這就是所謂的聲光行射效應(yīng)。聲光調(diào)Q的原理簡述如下：當(dāng)聲光介質(zhì)中有高頻（40MC）超聲行波傳播時(shí)，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?jīng)Q定：2λsSinθB=λ0/n=λ。代入以下的數(shù)據(jù)：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(zhì)因素，M=n6p2/ρVS3. n,p,ρ分別表示材料的折射率，光彈性系數(shù)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(shí)，振蕩停止，激活介質(zhì)（YAG棒）借助光泵浦積累粒子數(shù)的反轉(zhuǎn)。在某一個(gè)時(shí)刻，如果去掉超聲行波，則由于激活介質(zhì)有很高的儲能，所以，產(chǎn)生強(qiáng)的振蕩脈沖――即聲光調(diào)Q脈沖。如果用一定頻率的脈沖調(diào)制器調(diào)制射頻發(fā)生器，使聲光介質(zhì)中有相同重復(fù)頻率的射頻超聲場時(shí)，就能獲得重復(fù)頻率工作的聲光Q開關(guān)，激光器將以重復(fù)頻率狀態(tài)輸出激光巨脈沖。

Gooch& Housego 是全球頂級聲光電光器件制造商，強(qiáng)大的技術(shù)力量和完備的服務(wù)體系使其一直保持領(lǐng)先地位，Gooch & Housego 公司生產(chǎn)的風(fēng)冷聲光Q 開關(guān)可以使激光器系統(tǒng)采用全風(fēng)冷設(shè)計(jì)，無需循環(huán)水冷卻。產(chǎn)品關(guān)斷能力強(qiáng)，能承受非常高的峰值功率，被廣泛地應(yīng)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(yè)標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)冷聲光Q 開關(guān)。在選擇Q 開關(guān)時(shí)，要考慮的關(guān)鍵參數(shù)有波長，光功率密度，偏振態(tài)，光束直徑，調(diào)制損耗，機(jī)械結(jié)構(gòu)尺寸的限制和冷卻方式等。 下列聲光Q開關(guān)型號在世界范圍內(nèi)被廣泛使用。