声光Q开关调Q技术就是通过某种方法使腔的Q值随时间按一定程序变化的技术。在泵浦开始时使腔处在低Q值状态，即提高振荡阈值，使振荡不能生成，上能级的反转粒子数就可以大量积累，当积累到最大值（饱和值）时，突然使腔的损耗减小，Q值突增，激光振荡迅速建立起来，在极短的时间内上能级的反转粒子数被消耗，转变为腔内的光能量，在腔的输出端以单一脉冲形式将能量释放出来，于是就获得峰值功率很高的巨脉冲激光输出。
| 声光Q开关是利用声光相互作用以控制光腔损耗的Q开关技术。声光调Q是通过电声转换形成超声波使调制介质折射率发生周期性变化, 对入射光起衍射作用, 使之发生衍射损耗,Q 值下降, 激光振荡不能形成。在光泵激励下其上能级反转粒子数不断积累并达到饱和值, 之后突然撤除超声场, 衍射效应立即消失, 腔内Q 值猛增, 激光振荡迅速恢复, 其能量以巨脉冲形式输出。这是一种广泛应用的Q开关方式，其主要优点是重复频率高，性能稳定可靠。 |
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典型的声光Q开关主要由三部分组成：电声转换器、声光介质和吸声材料。电声换能器与声光介质如熔石英、钼酸铅（PbMO4）晶体等构成声光器件。电声换能器加电后，将超声波馈入声光材料，声波是疏密波，声光材料的折射率发生周期变化，对相对声波方向以某一角度传播的光波来说，相当于一个相位光栅。于是，在超声场中光波发生衍射，改变传播方向，这就是声光衍射效应。声光调Q的原理简述如下：当声光介质中有高频（40MC）超声行波传播时，由于布拉格衍射，入射光Ii的一部分偏离到布拉格角Id的方向。偏角θB由布拉格公式决定：2λsSinθB=λ0/n=λ。代入以下的数据：声速VS＝5.97KmS；声频fs=40MC;
折射率n＝1.46；真空波长λ0＝1.06um.求得θB＝0.1390
衍射效率Id（L）/Ii(0)＝Sin2（ηL）=sin2(
)
式中，P为超声功率，M为声光品质因素，M=n6p2/ρVS3. n,p,ρ分别表示材料的折射率，光弹性系数和密度。L/h为换能器长宽比，λ0为真空波长。如果衍射光Id 占的百分比足够大，则可能使光腔的总损耗大于小讯号增益，此时，振荡停止，激活介质（YAG棒）借助光泵浦积累粒子数的反转。在某一个时刻，如果去掉超声行波，则由于激活介质有很高的储能，所以，产生强的振荡脉冲――即声光调Q脉冲。如果用一定频率的脉冲调制器调制射频发生器，使声光介质中有相同重复频率的射频超声场时，就能获得重复频率工作的声光Q开关，激光器将以重复频率状态输出激光巨脉冲.
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1) 普通1064nm激光波长标准声光Q开关 |
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| QS24-xx-x和QS27-xx-x是工业标准的声光Q开关，可广泛应用于灯泵浦和二极管泵浦的1064nm的Nd:YAG激光器中。 主要技术参数
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水冷要求
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水流速：>190cc / min
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水温：
- 建议工作水温：<32 度但不能结露
- 最高水温：40 度
型号及选项
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QS |
24 |
-4 |
S |
-B | -X X n |
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Q开关 |
驱动频率 |
通光口径 (mm) |
超声波模式 |
水接头形式 |
其它 |
- 驱动频率：24MHz、27MHz、41MHz、68MHz或80MHz
- 通光口径：2、3、4、5、6.5 或 8mm（通常与使用的YAG棒直径一样大 或大1mm）
- 超声波模式：C - Compressional压缩式，S - Shear剪应式
- 水接头形式：S型水接头、B型水接头、R型水接头
- XXn：例如，AT1表明底面的六个螺纹孔是公制螺纹，特别为中国市场设计 。详情请阅读《如何选取合适的声光Q开关》
Q电源（Q驱）
2) “牧马”系列1064nm激光波长标准声光Q开关
针对中国市场，专门开发了一款新的”牧马”系列工业标准的声光Q开关，与以前广泛使用的Q开关的主要区别是：冷却水道全部是不锈钢材料，彻底解决了水道腐蚀的问题。可广泛应用于灯泵浦和二极管泵浦的1064nm的Nd:YAG激光器中。
l 工作介质：熔融硅 Fused Silica
l 激光波长：1064nm
l 增反镀膜：多层介质硬膜
l 透过率：>99.6% (典型>99.9%)
l 膜层损坏阈值：> 1GW cm-2
l 静态插入损失： <= 6% (典型< 5%)
l VSWR: <= 1.2:1
l 最大驱动射频功率：100W
l 过热保护点：+55度（当温度小于55度时，短路输出；当温度大于55度时，开路输出。）
l 水道材料：不锈钢316号
l 冷却水流速：>190cc / min
l 建议工作水温：22至32 度
型号及选项
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型号 |
QS027-4H-xxx
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工作介质 |
Infrasil
(无水熔融硅)
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激光波长 |
1319-1342nm
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透过率 |
>99.8%
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膜层损坏阈值 |
>
100MWcm-2
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偏振
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线性，垂直于底板 |
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介质长度 |
46.0mm
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射频频率 |
27.12MHz
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VSWR
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<
1.2 1 at 50.
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超声波模式 |
Compressional
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通光口径 |
5.0mm
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调制损耗
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在射频输入功率50W时
> 80% |
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外形 |
与标准Q开关QS27-xx-x-AT1一样 |
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水接头 |
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型号 |
QS027-4J-xxx |
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工作介质 |
Infrasil (无水熔融硅) |
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激光波长 |
1550nm |
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透过率 |
>99.8% |
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偏振 |
无偏振(random) |
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介质长度 |
46.0mm |
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射频频率 |
27.12MHz |
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VSWR |
< 1.2 1 （50W阻抗） |
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超声波模式 |
Shear （S模式） |
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通光口径 |
1.6mm |
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调制损耗 |
在射频输入功率50W时 > 70% |
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在射频输入功率100W时 > 85% |
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外形 |
与标准Q开关QS27-xx-x-AT1一样 |
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水接头 |
3. 双头Q开关 （双Q头）
型号：QS2x-xD-x-xxx
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高效率
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适合于高功率、高增益、非偏振激光器
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更好的脉冲稳定性、更高的功率密度
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用双路射频驱动器
在没有双头Q开关之前，为了有效地关断高功率激光束，通常使用两个C模式Q开关（比如QS27-4C-B），它们相互正交地放在激光谐振腔中。由于C模式开关能有效地关断偏振激光束，这样第一个Q开关有效地关断一个方向的光，第二个Q开关有效地关断另一个方向的光，但缺点是两个Q开关放在谐振腔中需要更大的位置空间。双头Q开关是将原先的两个Q开关集成为一个Q开关，有效地减少了体积，与之对应的也要使用双路Q开关电源（Q驱动器），一个电源输出两路射频去驱动双头Q开关。 请参考《使用说明书》。
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工作介质 |
熔融硅 |
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激光波长 |
1047－1064nm |
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膜层损坏阈值 |
> 1GWcm-2 |
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透过率 |
>
99.6% |
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射频频率 |
24.00
或
27.12MHz |
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VSWR |
<
1.2:1 （50W阻抗） |
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通光口径 |
1.6,
2, 3, 4, 5 或
6.5mm |
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晶体截面积 |
9
x 9mm |
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超声波模式 |
Compressional
(正交C模式) |
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上升时间/下降时间 |
109ns/mm |
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射频功率 |
2
x 50W |
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冷却水流量 |
>190cc
/ minute |
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最高水温 |
+40°C
(最适合水温22°C
to 32°C) |
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水接头 |
Screw-fit
或
Barbed（S型接头或B型接头） |
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热保护温度 |
+55°C
± 5°C |
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外壳材料 |
铝合金HE30TF |
通光口径为1.6,
2或3mm的，用25W双路电源
水冷Q开关
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激光 波长 (nm) |
型号 |
射频功率 (W) |
调制损耗 (%) |
通光口径 (mm) |
射频 频率 (MHz) |
上升 时间 (ns/mm) |
镀膜阈值 (W/cm2) 平均/峰值 |
晶体材料 |
外形图 |
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10.6um |
37027-3 |
30 |
85 |
3 |
27.12 |
120 |
500 |
锗 |
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10.6um |
37027-5 |
30 |