YAG调Q
Gr 4+：YAG被动调Q锁模的理论研究
１ 作为被 动锁模 的可 饱和 吸收体 必须 具备 的条 件
作 为 被 动 锁 模 的 可 饱 和 吸 收 体 必 须 具 备 下 列 条 件 ： ）吸 收 谱 线 应 位 于 激 光 波 长 上 ； （１ （ 吸 收 线 宽 应 等 于 或 大 于 激 光 线 宽 ； ３） 复 时 间 应 小 于 激 光 脉 冲 在 腔 内 的 往 返 时 间 ． ２） （ 恢
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２０ ０ ７年 ｌ ０月
枣 庄 学 院 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｚ ＡＯＺ ＨＵＡＮＧ ＵＮＩ ＲＳ Ｔ ＶＥ Ｉ Ｙ
０ｃ ． ｏ ７ ｔ２ ｏ Ｖｏ ． ４ Ｎ ５ １ ２ Ｏ．
第２ ４卷
第 ５期
Ｃ ＋： Ａ Ｙ Ｇ被 动 调 Ｑ锁 经 广 泛 应 用 于 远 距 离 传 感 、 通 信 、 谱 学 、 疗 、 光 技 术 等 领 光 光 医 激 域 ． 以如 何 获 得 超 短 脉 冲一 直 是 激 光 研 究 领 域 的一 个 十５ 所 － 跃 的课 题 ． Ｙ活 调 Ｑ技 术 和 锁 模 技 术 是 获 得 短 脉 冲 和 高 峰 值 功 率 激 光 输 出 的 两 种 手 段 ， 早 的 被 动 锁 模 是 利 用 染 料 的 最 非 线 性 吸 收 特 性 来 实 现 ， 无 规 则 的 噪 声 脉 冲 鉴 别 并 发 展 为 锁 模 脉 冲 用 这 种 方 式 很 容 易 将 实 现 被 动 锁 模 ， 且激 光 器 结 构 简 单 ， 是 由于 染 料 激 光 器 需 要 经 常 更 换 染 料 ， 且 有 机 并 但 并 染 料 在 闪 光 灯 紫 外 线 （ ｕＶ ） 降 解 ， 渐 分 解 并 且 有 毒 ， 出 的 脉 冲 序 列 的 脉 宽 有 所 差 下 逐 输 别 ， 络 线 形 状 也 不 一 致 ， 模 几 率 不 能 达 到 百 ５ － 百 等 并 且 染 料 的 恢 复 时 间 较 长 ， １容 包 锁 ３： ￣ ７ ＜ －
激光调Q 技术讲解
么，要使上能级积累大量的粒子，可以设法通过改变（增加）激
光器的阈值来实现，就是当激光器开始泵浦初期，设法将激光器 的振荡阈值调得很高，抑制激光振荡的产生，这样激光上能级的 反转粒子数便可积累得很多。
当反转粒子数积累到最大时，再突然把阈值调到很低，此时，
积累在上能级的大量粒子便雪崩式的跃迁到低能级，于是在极短的
激光调Q技术
导师：杨秋红教授
学生：刘强
1
content
概述 激光调Q技术原理 2.94μm Er：YAG电光调Q激光器
概述
调Q技术的出现和发展，是激光发展史上 的一个重要突破，它是将激光能量压缩到宽
度极窄的脉冲中发射，从而使光源的峰值功
率可提高几个数量级的一种技术。
普通的脉冲激光器，光脉冲的宽度约在ms级,峰值功率也只 有几十kW. 调Q激光器,光脉冲的宽度可以压到ns级,峰值功率也已达到 MW. Q值是评定激光器中光学谐振腔质量好坏的指标——品质因数。 Q值定义：
W 2 Q 2 P a总
通常的激光器谐振腔的损耗是不变的，一旦光泵浦使反转粒
子数达到或略超过阈值时，激光器便开始振荡，于是激光上能级 的粒子数因受激辐射而减少，致使上能级不能积累很多的反转粒 子数，只能被限制在阈值反转数附近。这是普通激光器峰值功率 (一般为几十千瓦数量级) 不能提高的原因。 既然激光上能级最大粒子反转数受到激光器阈值的限制，那
转数超过阈值条件时，即产生激光振荡，使腔内光子数密度增加，而发射激光。
如此不断重复上述过程，直到泵浦停
止才结束。每个尖峰脉冲都是在阈值 附近产生的，因此脉冲的峰值功率水 平较低。增大泵浦能量也无助于峰值 功率的提高，而只会使小尖峰的个数 增加。
固体激光倍频、调Q实验
声光调Q倍频YAG激光器实验声光调制器由石英晶体、铌酸锂或重火石玻璃作为声光介质，通过压电晶体电声转换器将超声波耦合，在声光介质中产生超声波光栅，介质的折射率被周期性调制形成折射率体光栅。
在腔内采用该技术，可将连续的1064nm基频光变换成10KHz的高重复率脉冲激光，由于具有重复频率和峰值功率高的特点，可获得高平均功率的倍频绿光输出。
【实验目的】（1）掌握声光调Q连续激光器及其倍频的工作原理；（2）学习声光调Q倍频激光器的调整方法；（3）了解声光调Q固体激光器的静态和动态特性，并掌握测试方法；（4）学习倍频激光器的调整方法。
【实验原理】【实验原理】声光调Q倍频连续YAG激光器的工作原理（1）声光调Q基本原理：图1 声光调制器工作原理声光调制器是由石英晶体、铌酸锂、或重火石玻璃做为声光介质，通过电声换能器（压电晶体）将超声波耦合进去，在声光介质中产生超声波光栅。
超声波光栅将介质的折射率进行周期性调制，从而进一步形成折射率体光栅。
如图1所示。
光栅公式如下式（1）式（1）中，是声光介质中的超声波波长，为布拉格衍射角，为入射光波波长，n为声光介质的折射率。
当入射光以布拉格角入射时，出射光将被介质中的体光栅衍射到一级衍射最大方向上。
利用声光介质的这种性质，可以对激光谐振腔内的光束方向进行调制。
当加入声光调制信号时，光束偏转出腔外，不能在腔内形成振荡，即此时为高损耗腔。
在此期间泵浦灯注入给激活介质（激光晶体）的能量储存在激光上能级，形成高反转粒子数。
当去掉声光调制信号时，光束不被偏转，在腔内往返，形成激光振荡。
由于前面积累的高反转粒子数远远超过激光阈值，所以瞬时形成脉冲激光输出，从而形成窄脉宽、高能量的激光脉冲。
声光调Q激光器工作在几千周到几十千周的调制频率下，所以可以获得高重复率、高平均功率的激光输出。
（2）倍频器件工作原理：图2 倍频晶体折射率椭球及通光方向示意图由于晶体中存在色散现象，所以在倍频晶体中的通光方向上，基频光与倍频光所经历的折射率与是不同的。
YAG激光器调Q实验
做关门实验， 做关门实验，使激光输出能 Applied Physics, Electronic Eຫໍສະໝຸດ gineering 量最小。 量最小。
4
实验仪器
• • • • • • • • • • YAG晶体 YAG晶体 前腔镜和后腔镜 激光电源：（含电源、 开关、手动快门） ：（含电源 激光电源：（含电源、Q开关、手动快门） 水箱 导轨、 导轨、滑块和支架 辅助激光器 能量计 光阑 起偏器 KDP晶体 晶体（ 开关） KDP晶体（Q开关）
12/13/2010
Changsha University
Applied Physics, Electronic Engineering 5
实验内容
做激光调腔实验，使输出地静态激光最强。 1. 做激光调腔实验，使输出地静态激光最强。 将偏振片插入光路。再插入Q开关，调整Q开关的俯仰， 2. 将偏振片插入光路。再插入Q开关，调整Q开关的俯仰，使Q开关的 反射像与激光晶体的反射像重合。 反射像与激光晶体的反射像重合。 微调两块谐振腔片，使激光器静态激光输出最强。 3. 微调两块谐振腔片，使激光器静态激光输出最强。 将电源改到关门状态（HV)进行关门实验 转动Q开关使最小。 进行关门实验。 4. 将电源改到关门状态（HV)进行关门实验。转动Q开关使最小。 将电源改到调Q状态，按快门，输出巨脉冲激光。用胶片接受光斑， 5. 将电源改到调Q状态，按快门，输出巨脉冲激光。用胶片接受光斑， 与静态激光光斑比较 。 6. 7. 8. 9. 用能量计测量巨脉冲， 用能量计测量巨脉冲，微调两块谐振腔片 ，使巨脉冲激光最强。 。 改变电压，分别测量几组静、动态输出能量，并填入P26表1。 改变电压，分别测量几组静、动态输出能量，并填入P26表 P26 被动调Q技术自己先对照指导书去做。 被动调Q技术自己先对照指导书去做。
连续Nd：YAG激光器FTIR调Q技术方案
连续 Ｎ ：Ｙ Ｇ激光器 Ｆ Ｉ ｄ Ａ ＴＲ调 Ｑ技术方案
王 自鑫 ，黄绮 雯，陈文旋 ，周达君
（ 中山大学超快速激光光谱 学国家重点实验室，广东 广州 ５０７ ） １２５ 摘 萎：比 较丁 受抑全内 反射棱镜和声光调制两种调Ｑ 技术的机理， 论丁 讨 把前 者用作连续Ｎ： Ａ ￣ ｄ ＹＧ Ｑ
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第４卷 第 ３ ｌ 期
２Ｏ 年 ０２ ５月
Ａ Ｓ 垭帅 Ｃ
中山大学学报 （ 然科学版） 自
Ａ Ｍ ＮＡ Ｕ ＡＬＵ ＲＬ ｌ Ｔ Ｒ Ｉ Ｍ Ｎｖ哦 ｓ ｒ １Ｓ ｓ Ｎ Ｉ】 ｒＡ １ Ｕ ＹＡ Ｎｌ
、 ４ Ｎ ．ｉ ３ Ｍｖ 姗 ａ
有利。
制，效率高的优点 ，已经用在激光测距 的军事技术 中 。也有 为数不 多 的文 献 Ｊ 一般 性地 讨 论 了
Ｆ Ｒ的物理机制。 ｔ ３ 我们从已有的 Ｆ Ｒ技术在脉冲泵浦 Ｎ ：Ｙ Ｇ Ｉ Ｔ ｄ Ａ 激光器调 Ｑ应用 的基础 上，紧密结合 连续 泵浦 的
Ｎ ：Ｙ Ｇ激光器的工作条件 ，讨论应用 Ｆ Ｉ ｄ Ａ Ｔ Ｒ技术 调 Ｑ的优 点和必要条件 ，目的是提出一个新 的方 案 ，以期提高连续调 Ｑ的 Ｎ ：Ｙ Ｇ激光器 的峰功 ｄ Ａ
＝
００ 。 是 Ｑ开关 的损耗 系 数 ， 就 是它 的 ．８ 也
段时 间 间隔 ，然后快速 关 闭 后者是靠 石英 介质 内脉冲的弹性振动实现 Ｑ开关 的动作 ，其时 间演
动，精度达 ０ １ 。 ．岬
腔 镜 Ｍ
腔镜Ｍ
据理论计算 ，当棱镜之 间的间隙 ｄ小 于激光 波长的 １ ０ ， ／ 时 其透过率接近 １ ％ ，这是声光 １ ０ ０ 调制方法难以达到的优点。在实验条件内，可达到
Cr 4+：YAG被动调Q激光器输出特性的解析分析
行愚 在对 Ｃ ： Ｇ 速率方 程组 做 出合 理 简化 的 ｒ ＹＡ
前提 下 ， 出了脉 冲 能量 、 值 功率 和 脉 冲宽 度 与 得 峰 初始 反转粒子 数密度 、 冲结 束 时反转粒 子数密 度 脉
警 ２一 ｚ２ （１） ） 一 ［ ｚ ｚ １／４ ￣ 硎 ２ 一 ”一ｎ Ｒ－ （ Ｌ
２ 被 动调 Ｑ 方 程 的解 析 解
调 Ｑ脉 冲 的形 成一 般在 纳 秒量 级甚 至 更短 的 时间， 而增 益介质 的上能 级寿命 在几 十到几 百微秒 的量 级 ， 且 Ｃ ： 并 ｒ ＹＡＧ 的 恢 复 时 间也 在 微 秒 量
级 ， 以可 以忽 略速 率 方程 组 中泵浦 速 率 、 光辐 所 激
化 Ｃ 抖 ： Ｇ被 动调 Ｑ激 光 器有 一定 的指导 意 义。 ｒ ＹＡ
关键词 激 光 器；速 率方程组 ； 动调 Ｑ；激发 态吸 收 被 中图分 类号 ＴＮ２ ８ １ ４ ． 文献 标识码 Ａ
Ｃ什 ： ｒ ＹＡＧ调 Ｑ激 光器 的过 程 中会 产生 较 大 的误
１ 引 言
他激 活离子掺 杂在 同一基 质晶体 内 ， 可 以作成 自 还
效率 随一个 无 量 纲 参 量 的 变 化 ， 设 计 和优 化 对
ＣＨ： ｒ ＹＡＧ 晶体 被动调 Ｑ激 光 器有 一定 的指 导意
义。
调 Ｑ 同体激 光器［ 。国外在 Ｃ 。ＹＡＧ做 被动 调 ５ ］ ｒ ：
Ｑ开关 的理 论计算 方 面取 得 了很好 的成 就 ， ． ｉ Ｅ Ｖｉ ｌ ａ ａＲ等人 给 出 了可 饱 和 吸 收体 含 激 发 态 吸 收 ａ ｎ ｆ 的速 率 方 程组 ， 对 Ｉ Ｆ Ｆ 和 Ｃ ： 并 ： ｉ ｒ ＹＡＧ 两 种 被动 Ｑ开关在 Ｎｄ ＹＶＯ 激 光 器 中 的应用 做 了 比 ： 较分 析Ｉ ； ｅ ｎ ｎ在他 的报 道 中给 出 了不 包 含 有 ６ Ｄ ｇａ 激发 态吸收效 应 的可 饱和 吸收体 的速率方 程组 ， 并 得到 了输 出参量 与 一个 无 量 纲 参量 的解 析 解［ ； ７
YAG激光器自由云状及调Q实验
Nd:YAG激光器自由运转及调Q实验【实验目的】1.了解固体激光器的结构及工作原理（自由运转和染料调Q），掌握其调整方法；2.了解固体激光器的主要参数的测试技术；3.观察调Q脉冲经过KTP晶体实现倍频现象，了解倍频中相位匹配特性。
【实验原理】一、自由振荡1.固体激光器组成固体激光器主要由工作物质，泵浦光源和光学谐振腔三大部分组成。
常用的工作物质有红宝石，掺钕钇铝石榴石（Nd：YAG），钛宝石等晶体和钕玻璃等。
谐振腔常用两个平面或球面反射镜。
泵浦光源常用氙灯、氪灯、高压汞灯，碘钨灯。
在本实验中，激光器的主要元件为：①工作物质：掺钕钇铝石榴石（Nd：YAG）；②光学谐振腔：双氙灯，双椭圆聚光腔，重复脉冲电源；③谐振腔镜：双色镜，部分反射镜。
2.自由振荡固体激光器的输出特性自由振荡激光器输出激光脉冲的特点是具有尖峰结构，即由许多振幅、脉宽和间隔作随机变化的尖峰脉冲组成。
每个尖峰的宽度约为0.1～1 μs，间隔为数微秒，脉冲序列的时间长度大致等于闪光灯泵浦持续的时间。
这种现象称为激光器的弛豫振荡。
产生弛豫振荡的主要原因是：当激光器的工作物质被泵浦，上能级的粒子反转数超过阈值条件时，即产生激光振荡，使腔内光子密度增加而发射激光。
随着激光的发射，上能级粒子数被大量消耗，导致粒子反转数降低，当低于阈值水平时，激光振荡就停止，这时，由于光泵的继续抽运，上能级粒子反转数重新积累，当超过阈值时，又产生第二个脉冲，如此不断重复上述过程，直到泵浦结束。
可见每个脉冲都是在阈值附近产生的，因此脉冲的峰值功率水平较低，从这个作用过程可以看出，增加泵浦功率也是无助于峰值功率的提高，而只会使小尖峰的个数增加。
二、调Q 的概念在激光技术中 ，用品质因数 Q 来描述与谐振腔损耗有关的特性。
Q 值定义为2Q v π=腔内存储的激光能量每秒损耗的能量用W 表示腔内存储的能量，δ表示腔的单程损耗，且设谐振腔长度为L，工作介质折射率n，光速c，则Q 值可表示为22/W nLQ v Wc nL ππδδλ==式中λ0为真空激光波长。
Q开关Nd：YAG激光临床经验分享
Q开关Nd：YAG激光临床经验分享所谓调Q开关或者Q开关脉冲激光是激光的⼀种形式，简单的说就是通过调Q技术能够让脉冲激光的脉宽，也就是⼀个脉冲持续的时间压缩得很短。
当然，这个有⼀些技术。
那么所谓的调Q技术⼜不是⼀个特别新的⼀个技术，它伴随着激光的产⽣很快就产⽣了。
上个世纪六⼗年代就有这个技术。
主要是希望把脉冲激光的脉宽压缩得时间很短、能量很⼤，所以我们也可以把它称之为短脉冲激光。
当然，短脉冲激光的概念⽐较⼤，很多脉冲只要短⼀点，都可以这么叫。
那么对于调Q激光来说，⼀般可以把脉宽压缩到纳秒级，⽐如从⼏纳秒到⼏⼗个纳秒，然后它的能量可以达到兆⽡级的能量。
所以，它还是⼀个⾮常好的⼀个激光形式，临床上也可以解决很多问题。
⾄于这个Q是什么意思，⼤家可以去翻⼀翻相关的物理书，有些解释但不是特别的清楚，还没有对应的中⽂字可以把它阐述清楚。
这⼀点，希望⼤家谅解。
我搜到的概念是这样⼦的。
他关于调Q技术是这样说的：调Q技术的出现和发展是激光发展史上的⼀个重要突破，它是将激光能量压缩到宽度极窄的脉冲发射，从⽽使光源的峰值功率可提⾼⼏个数量级的⼀种技术。
那么它的⽬的就是压缩脉冲的宽度、提⾼峰值功率，⼤概就是这么个意思。
那么调Q激光跟这个⾊素病的关系呢？我们知道激光是⼀个有特定波长的相⼲光，我们⽤不同波长的激光，它能够解决⽪肤不同的⾊基、处理⾊素病。
当然，激光的波长跟它在⽪肤⾥⾯的穿透性有⾮常⼤的关系。
⼀般来讲，在可见光的范围内，如果波长越长，它的穿透性就越好。
相反，被吸收就少。
波长越短，它容易被吸收，所以穿透就浅了。
我们要选择⼀个好的激光。
说到激光在⽪肤或者介质中的穿透性跟波长有关系，⼀般的规律我们刚才说了。
波长越长，穿透越深。
当然这是这是在可见光范围之内，如果超过可见光，⽐如近红外或者紫外部分的激光波长，可能就不遵循这个原则了。
那么，我们现在⽤的调QNd:YAG 激光是⼀个⼈⼯合成的⼀个固体晶体作为激光的⼯作物质的。
LD侧面泵浦Nd：YAG高重频电光调Q激光器
第３ ４卷 第 ２期
２ ０１ ３年 ３月 文章编号 ： １ ０ ０ ２ — ２ ０ ８ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ３ ５ ５ — ０ ４
应 用 光
学
Ｖｏ１ ．３ ４ Ｎｏ ．２
Ｍａ ｒ ．２ Ｏ１ ３
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ １ ｏ ｆ Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｅ ｄ Ｏｐ ｔ ｉ ｃ ｓ
ｗｉ ｔ ｈ ｈｉ ｇ ｈ ｒ ｅ ｐｅ ｔ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｔ ｅ
Ｍ Ａｏ Ｘｉ ｎ，ＳＨ Ｅ Ｎ Ｚ ｈ ａ ｏ — ｇ ｕ ｏ ，ＦＵ Ｊ ｉ ｅ ，ＴＡＮ Ｇ Ｇａ ｎ ｇ — ｆ ｅ ｎ ｇ，ＹＡＮＧ Ｙｉ ，ＣＨ ＥＮＧ Ｊ ｉ ａ ｎ － ｘ ｉ ｎ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｏ ａ ｃ ｑｕ ｉ ｒ ｅ ｈｉ ｇ ｈ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎｃ ｙ ｍｉ ｄｄ ｌ ｅ ｗａ ｖ ｅ ｉ ｎｆ ｒ ａ ｒ ｅ ｄ（ ＭＷＩ Ｒ） ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｏ ｆ ３ ｍ～ ５ ｍ， ｔ ｈｅ ｈｉ ｇ ｈ ｒ ｅ ｐ ｅ ｔ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ｒ ｉ ｖ ｉ ｎｇ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ — ｏ ｐｔ ｉ ｃ（ ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｅ ｄ ｓ ｙｎ ｃ ｈｒ ０ｎｉ ｚ ａ ｔ ｉ ０ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈｎｏ ｌ ｏ ｇｙ ａ ｎｄ ＬＤ ｓ ｉ ｄｅ — ｐｕｍｐｅ ｄ ｔ ｅ ｃ ｈｎ ｏｌ ｏ ｇｙ ｗｅ ｒ ｅ ｕｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｇｅ ｔ ｈ ｉ ｇｈ ｒ ｅ ｐ ｅ ｔ ｉ ｔ ｉ ｏｎ ｒ ａ ｔ ｅ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｏｕ ｔ ｐｕｔ ｗｉ ｔ ｈ １ ．０ ６ 址ｍ ｎａ ｒ ｒ ｏ ｗ ｗｉ ｄｔ ｈ ． Ｐｅ ｒ ｉ ｏ ｄｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｙ ｐ ｏｌ ｅ ｄ ｌ ｉ ｔ ｈｉ ｕ ｍ ｔ ａ ｎｔ ａ ｌ ａ ｔ ｅ（ ＰＰＬＴ）ｗａ ｓ ｐｕ ｍｐ ｅ ｄ ｔ ｏ ａ ｃ ｈｉ ｅ ｖ ｅ ｈ ｉ ｇｈ — ｐｏ ｗｅ ｒ ＭＷＩ Ｒ
声光调Q倍频YAG激光器实验
实验十二 声光调Q 倍频YAG 激光器实验一、实验目的<1）掌握声光调Q 连续激光器及其倍频的工作原理；<2）学习声光调Q 倍频激光器的调整方法；<3）了解声光调Q 固体激光器的静态和动态特性，并掌握测试方法； <4）学习倍频激光器的调整方法。
二、实验原理声光调Q 倍频连续YAG 激光器的工作原理<1）声光调Q 基本原理：图12-1 声光调制器工作原理声光调制器是由石英晶体、铌酸锂、或重火石玻璃做为声光介质，通过电声换能器<压电晶体）将超声波耦合进去，在声光介质中产生超声波光栅。
超声波光栅将介质的折射率进行周期性调制，从而进一步形成折射率体光栅。
如图12-1所示。
光栅公式如下式<1）式<1）中，为声光介质中的超声波波长，为布拉格衍射角，为入射光波波长，为声光介质的折射率。
当入射光以布拉格角入射时，出射光将被介质中的体光栅衍射到一级衍射最大方向上。
利用声光介质的这种性质，可以对激光谐振腔内的光束方向进行调制。
当加入声光调制信号时，光束偏转出腔外，不能在腔内形成振荡，即此时为高损耗腔。
在此期间泵浦灯注入给激活介质<激光晶体）的能量储存在激光上能级，形成高反转粒子数。
当去掉声光调制信号时，光束不被偏转，在腔内往返，形成激光振荡。
因为前面积累的高反转粒子数远远超过激光阈值，所以瞬时形成脉冲激光输出，从而形成窄脉宽、高能量的激光脉冲。
声光调Q激光器工作在几千周到几十千周的调制频率下，所以可以获得高重复率、高平均功率的激光输出。
<2）倍频器件工作原理：图12-2 倍频晶体折射率椭球及通光方向示意图因为晶体中存在色散现象，所以在倍频晶体中的通光方向上，基频光与倍频光所经历的折射率与是不同的。
图12-3给出了一个单轴晶体的色散及1064nm倍频匹配点的折射率关系曲线。
RefragtiveIndexl (m m)图12-3 单轴晶体色散曲线及倍频原理示意图图12-3中的实线代表了寻常光的折射率，点划线代表了非常光的折射率，中间的点线则代表了非常光在改变入射光角度时得到的折射率。
YAG激光介绍及治疗
什么是YAG激光激光的种类有很多种，有气体激光、液体激光、半导体激光和固体激光，其中固体激光包括红宝石激光、蓝宝石激光和YAG激光等，YAG激光属于固体激光的一种，它不同于红宝石和蓝宝石激光，他的发光晶体是石榴石。
YAG激光的主要参数YAG激光的主要参数为波长：1064nm/532nm（纳米），输出能量：400~600mj(毫焦），固定脉宽：<10nm(纳秒)，频率：1~10次/秒。
除了以上参数外YAG激光还采用了调Q开关技术。
为什么采用调Q开关技术祛除皮肤色素是以不损伤皮肤为前提的，除了选择激光的波长、输出能量、频率等指标外，还要保证不再正常组织上产生热量累计。
既要有足够的能量击碎色素颗粒，有不让能量产生的时间过长，而损伤细胞组织。
为此YAG激光采用了先进的调Q开光技术，把激光的固定脉宽控制在10nm(1nm等于10亿分之1秒)以内。
什么是调Q开关技术调Q开关是一种带有时间控制的开关技术，开关一次能够把光的作用时间控制在10nm以内（1nm等于10亿分之1秒），这就是YAG激光的脉宽。
YAG激光可以产生1064nm、532nm两种不同波长的激光，1064nm波长的YAG 激光对正常色素皮肤组织的穿透深度约为4mm，而532nm倍频YAG激光的穿透深度则较浅。
两种不同波长的YAG激光对色素也有不同的选择，黑色和蓝色对于1064nm波长激光的吸收强于523nm波长激光，二红和棕色对于532nm波长激光的吸收又强于1064nm波长激光，因此1064nm波长激光选择破坏黑色和蓝色色素，532nm波长激光则选择破坏红色和棕色色素。
不同的色素颗粒对不同波长激光的吸收系数不同，而不同波长的激光对不同色素颗粒的穿透深度也不同。
黑色和蓝色色素颗粒对1064nm波长的激光的吸收能力强于532nm波长的激光，而红色和棕色的色素颗粒则相反。
1064nm波长的激光对黑色和蓝色皮肤组织的穿透深度约为1mm。
532nm波长激光对红色和棕色的穿透深度仅为0.3mm左右。
基于Nd_YAG热透镜效应的调Q激光器研究
基于Nd_YAG热透镜效应的调Q激光器研究基于Nd:YAG热透镜效应的调Q激光器研究摘要：调Q激光器是一种能够产生高脉冲功率的激光器，具有广泛的应用前景。
本文将探讨基于Nd:YAG热透镜效应的调Q激光器的原理、方法和研究进展。
首先介绍了Nd:YAG晶体的特性，包括其吸收、辐射和增益特性，以及热透镜效应的原理。
然后，详细讨论了调Q激光器的构造和工作原理，包括激光谐振腔、调Q元件和泵浦源。
接下来，重点介绍了热透镜效应的调Q激光器的研究进展，包括Nd:YAG晶体的温度调控、热透镜的优化和Q值调控等方面的研究。
最后，给出了当前调Q激光器研究的挑战和未来发展方向的展望。
关键词：调Q激光器、Nd:YAG晶体、热透镜效应、谐振腔、Q值调控1. 引言调Q激光器是一种能够产生高脉冲功率的激光器，具有狭窄的线宽和短脉冲宽度的特点，广泛应用于材料加工、医疗和科学研究等领域。
研究表明，基于Nd:YAG热透镜效应的调Q激光器具有较高的效率和稳定性，因此成为了当前研究的焦点。
2. Nd:YAG晶体的特性Nd:YAG晶体是一种常用的激光器材料，具有良好的光学和热学特性。
其吸收和辐射特性决定了其作为激光材料的可行性。
同时，Nd:YAG晶体还具有较高的增益系数和较长的荧光寿命，适用于高功率脉冲激光器的工作。
3. 调Q激光器的构造和工作原理调Q激光器主要由激光谐振腔、调Q元件和泵浦源组成。
激光谐振腔是调Q激光器的基本组成部分，通过反射镜和谐振腔的调Q元件组成一个光学反馈回路。
调Q元件可以调节激光器的脉冲宽度和脉冲重复频率，实现高能量脉冲的输出。
泵浦源是激活Nd:YAG晶体的能量源，通常使用激光二极管或氙灯等。
4. 热透镜效应的调Q激光器研究进展基于Nd:YAG热透镜效应的调Q激光器通过控制Nd:YAG晶体的温度，实现了对谐振腔模式的优化和调控。
研究人员通过调节晶体的温度梯度，可以实现横模抑制和横模抑制比的控制。
同时，进一步优化热透镜的结构和性质，也可以提高调Q激光器的性能和稳定性。
双波长调Q开关YAG激光治疗仪保养与维护
双波长调Q开关YAG激光治疗仪保养与日常维护治疗原理双波长激光治疗系统给医疗和美容界的又增加一款高新技术产品，采用目前最先进的电光调Q技术，使激光的输出达到瞬时最高峰值，产生最好的爆破效应。
该机1064nm和532双波长激光治疗系统采用Nd：YAG激光器及先进的激光Q开关技术和激光倍频技术，利用瞬间光致爆破原理，使激光在极短的时间（约10ns）内被释放出来，形成能量密度很高的巨脉冲。
色素组织被激光冲击和加热后极速膨胀，碎裂成细小的颗粒，这些细小颗粒能够被人体内的巨噬细胞吞噬和吸收。
同时，各种不同色素的最佳吸收波长也不同，双波长激光治疗系统输出的1064nm和532nm激光能够被黑色素和血红蛋白强烈地吸收，而人体其他组织对激光的吸收极小，因此，该设备能够在不损伤周围组织的前提下十分有效地祛除病变的色素和血管组织，这就是医学中的"激光的选择性热吸收"原理。
不损伤皮肤，不留疤痕，从而达到祛色美容目的。
武汉华睿创鑫科技双波长调Q开关Y AG激光治疗仪治疗范围●内源性色素性皮肤病变：太田痣、伊藤痣、蒙古斑、颧部褐青色痣、咖啡斑、雀斑、脂溢性角化病、斑痣、交界痣、黑变病、蓝痣、炎症后色素沉着、黄褐斑等。
●外源性色素性皮肤问题：文身，文眉，文眼线，文唇线及外伤性文身等色素性皮肤病变，具有足够强的能量密度故其在治疗混合型色料引起的外源性色素性皮肤问题更有效果●皮肤浅层的红色及棕褐色的色素病变、鲜红斑痣、毛细血管扩张、酒渣鼻等。
●镭射嫩肤——在治疗的时候先将细小的活性碳微粒涂在皮肤表面上，让它渗入毛孔之后，利用1064的纳米波长将活性碳微粒爆破来震碎表皮的脏污及角质，同时能快速渗透肌肤，促进细胞生长因子活跃增加胶原蛋白生成，提高肌肤吸收营养物质的能力，加速肌肤的新陈代谢，并令其治疗功效发挥到极致，迅速达到对表皮与真皮所产生的各类色斑、假性皱纹、多余毛发、毛孔粗大，面部枯黄的治疗武汉华睿创鑫科技双波长调Q开关Y AG激光治疗仪技术优势长寿命激光器设计是普通国产设备寿命的2倍原装进口七关节导光臂，提供360°稳定的光斑输出和更少的能量损耗脉宽：6ns-8ns（国内同类产品的脉宽都在10ns以上，脉宽越窄，峰值功率密度越高，治疗效率越高）光斑质量：先进单横模技术倍频效率：倍频晶体效率大于40%激光腔：进口特殊材料激光腔，永不烧腔先进的平顶帽形能量分布方式，能量分布更均匀技术参数激光波长：1064nm/532nm激光介质：钇钕石榴石（Nd:YAG）输出能量：800mj-1000mj调Q模式：电光调Q脉宽：7ns导光方式：七关节导光臂环境温度：5℃-40℃重复频率：(1,2,3,5,10)Hz电源：220v±22v,50Hz；110V±10%,60Hz相对湿度：≤60%外形尺寸：750*410*710mm重量：85Kg武汉华睿创鑫科技双波长调Q开关Y AG激光治疗仪的保养与日常维护1、清洁输出镜头仪器在使用一段时间后定期检查镜头表面的洁净。
Nd-YAG 固体激光器电光调Q、倍频实验讲义
Nd:YAG 固体激光器电光调Q、倍频实验一、 实验目的1. 掌握电光调Q 的原理及调试方法；2. 学会电光调Q 装置的调试；3. 掌握相关参数的测量。
二、 实验原理1. 调Q 技术原理调Q 技术中，品质因数Q 定义为腔内贮存的能量与每秒钟损耗的能量之比，可表示为： 每秒钟损耗的激光能量腔内贮存的激光能量02πν=Q （1） 式中0ν为激光的中心频率。
如用E 表示腔内贮存的激光能量，γ为光在腔内走一个单程能量的损耗率。
那么光在这一单程中对应的损耗能量为E γ。
用L 表示腔长；n 为折射率；c 为光速。
则光在腔内走一个单程所需要时间为。
c nL /由此，光在腔内每秒钟损耗的能量为c nL E /γ这样，Q 值可表示为γλπγπν002/2nL nL Ec E Q == （2）式中00/νλc =为真空中激光波长。
可见Q 值与损耗率总是成反比变化的，即损耗大Q 值就低；损耗小Q 值就高。
固体激光器由于存在弛豫振荡现象，产生了功率在阈值附近起伏的尖峰脉冲序列，从而阻碍了激光脉冲峰值功率的提高。
如果我们设法在泵浦开始时使谐振腔内的损耗增大，即提高振荡阈值，振荡不能形成，使激光工作物质上能级的粒子数大量积累。
当积累到最大值（饱和值时），突然使腔内损耗变小，Q 值突增。
这时，腔内会象雪崩一样以极快的速度建立起极强的振荡，在短时间内反转粒子数大量被消耗，转变为腔内的光能量，并在透反镜端耦合输出一个极强的激光脉冲。
在这个过程中，弛豫振荡一般是不会发生的，但是，如果调Q 器件设计及调整得不好也会导致多脉冲出现。
所以，输出光脉冲脉宽窄，峰值功率高。
通常把这种光脉冲称为巨脉冲。
调节腔内的损耗实际上是调节Q 值，调Q 技术即由此而得名。
也成为Q 突变技术或Q 开关技术。
谐振腔的损耗γ一般包括有：54321αααααγ++++= （3）其中1α为反射损耗；α2为吸收损耗；α3为衍射损耗：α4为散射损耗；α5为输出损耗。
调Q脉冲YAG激光器
no和ne分别为未加电压时晶体对寻常光和 非寻常光的折射率，γ63为晶体的电光系数。
晶体对于垂直偏振光在x’和y’ 上的两个投 影分量的折射率不一样，因而两分量穿过晶学物理实验中心技术讲座
相位差为
2
3 no 63V
取Φ=π/2，得到电压值
V 3 4no 63
这相当于光波行进λ/4距离后应有的相位变化， 上式所决定的电压称为λ/4电压。
Dec.8,2006
中国科学技术大学物理实验中心技术讲座
若在KD*P晶体上沿z轴方向加上λ/4电压，则 垂直偏振光一次经过晶体后其偏振方向旋转 45°，两次经过晶体，偏振方向旋转90 °。 此时光束不能通过偏振片，相当于Q开关闭 合，激光器的输出光强为零。
测量表明，我们使用的激 光器四分之一波电压在 4.2~4.8kV。（见数据部分）
Dec.8,2006
中国科学技术大学物理实验中心技术讲座
若在泵浦源有脉冲输出的适当时间，在调Q晶体上 加上退高压触发信号，使得电光开关在较短的时间 内打开，则可以获得高功率密度的窄脉冲。
DELAY=？
Dec.8,2006
Z(C)-axis
KD*P晶体结构
Z轴：四次旋转倒反轴 X,Y轴：二次旋转轴
Y-axis
4 2m 四方晶系， 点群，线性电 光系数？
X-axis
_
Dec.8,2006
中国科学技术大学物理实验中心技术讲座
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 41 0 0 0 41 0 0 63
7.4
7.3
7.2
Delay(a.u.)
实验报告——调Q YAG激光器实验
实验报告——调Q YAG 激光器实验实验时间：2017.03.07一、实验目的1、掌握3:Nd YAG +激光器的工作原理2、学习并掌握3:Nd YAG +激光器调整技术3、学习声光调Q 3:Nd YAG +激光器的工作原理4、掌握声光调Q 实验技术，学习nm 量级激光脉冲测量方法5、学习腔外倍频实验技术二、实验原理1.掺钕钇铝石榴石掺钕钇铝石榴石(3:Nd YAG +)是一种典型的四能级激光工作物质，由于它的热传导性好;激光阈值低和转换效率高，所以用它可作成连续激光器和高重复频率的脉冲激光器。
YAG 激光器可输出几种波长，其中最强的为1.06μm 。
如果采用调Q 、倍频技术，则可获得波长为532nm 的脉冲激光。
这种以3:Nd YAG +激光器为基础的脉冲激光系统以其高峰值功率、高重复频率和宽波长调谐特性等优点而得到了广泛的应用。
2. YAG 激光器的结构图1为典型的3:Nd YAG +激光器示意图。
其中包括YAG 棒；泵浦灯（连续运转的氪灯两个）；Q 开关和光学谐振腔。
YAG 晶体棒3:Nd YAG +激光器的工作物质是一种人工晶体，它的基质是钇(Y)铝(Al)石榴石(G)，其分子式为3512Y Al O 。
晶体在高温的过程中掺入氧化钕，用提拉法制成。
钕就以三价正离子的形式存在于YAG 的晶格中，掺钕量约为1%。
通常3:Nd YAG +晶体被加工成 φ6mm ×100mm 左右的圆棒状，两端磨成光学平面，平面的法线与棒轴有一个小夹角，面上镀有增透膜，能承受高的功率密度，棒的侧面全部“打毛”，以防止寄生振荡。
激励泵浦源YAG 激光器可用多种光源作为激励泵浦源，连续YAG 激光器常用氪灯和碘钨灯为泵浦源，脉冲YAG 激光器常用脉冲氙灯为泵浦源。
因为这些灯的辐射光谱与YAG 棒晶体的吸收光谱匹配较好。
如图1所示，泵浦用的氪灯做成和YAG 棒长度相近的直管形，以便达到最佳的耦合。
两氪灯串联后，外接直流电源。
YAG激光器调Q试验-2022年学习资料
实验原理-调Q技术是获得短脉冲高峰值功率激光输出的重要方法。-激光器的Q值又称品质因数，表征激光谐振腔的腔 损耗的参数-腔内贮存的激光能量-2πnL-Q=2π，每秒钟损耗的激光能量-损耗率-如果我们设法在泵浦开始时 谐振腔内的损耗增大，即提高振荡-阈值，使振荡不能形成，激光工作物质上能级的粒子数大量积累-当积累到最大值， 然使腔内损耗变小，Q值突增。这时腔内会-像雪崩一样以极快的速度建立起极强振荡，在短时间内反转粒子-数大量被 耗，转变为腔内的光能量，并在输出镜端输出一个极-强的激光脉冲，其脉宽窄，峰值功率高，这种光脉冲称为巨脉冲。 这种产生巨脉冲的技术被称为调Q技术，也称为Q开关技术。
NA:YACG激光器调Q实验-·大连民族学院物理与材料学院-Applied Physics Electro ic Engineering
2实验目的-了解利用晶体线性电光效应实现激光调Q的原理；；-熟悉主动和被动调Q技术；-了解电光晶体的开关效 和延迟特性。-掌握调Q激光器输出能量、脉冲宽度的测量方法-Applied Physics,Electron c Engineering
0b-注意事项-1,本实验输出的激光为高峰值功率脉冲激光，做本实验前必须佩-戴防护1064nm激光的防护眼 。-2.任何情况下严禁直视激光光路或直视激光器的反射光路，以免-激光损伤人眼。-3,严禁用手直接触摸氙灯电 以及激光电源的输出线，以免触及-高压放电回路造成人身伤害。-4.用光电探测器接收激光脉冲时，应多次衰减至极 微弱，以免-打坏探测器。-Applied Physics Electronic Engineering
实验仪器-YAG晶体-前腔镜和后腔镜-·激光电源：（含电源、Q开关、手动快门）-水箱-·导轨、滑块和支架辅助激光器- Physics,Electronic Engineering
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【数据处理】
由 = CV 2， C=100μ F，得下表：
电压（V） E P（J） E out（mJ） 680 23.12 37.0 700 24.5 54.8 720 25.92 62.7 740 27.38 71.3 760 28.88 81.7 780 30.42 84.2 800 32 103.8
2
根据上表做 E out ~ E P 曲线
E out ~ E P 曲线
E out（mJ）
100 90 80 70 60 50 40 30 22 24 26 28 30 32
110
E P（J）
图6 脉冲倍频实验光路图 1. 将倍频晶体如图6 所示放置在光路中，让激光正入射倍频晶体。 2. 将泵浦电压保持在750V，调节倍频晶体和光轴之间的夹角，每次改变一 度，用能量计记录倍频光脉冲的能量。 3. 夹角范围为±10 °，共采集20 组数据。 4. 将实验结果，数据拟合，画出转化效率随角度变化的关系图，并且和图3 加以比较。
【实验步骤】
一、 自由振荡
图4 自由振荡YAG 激光器光路图 1. 用氦氖激光器调整光路。按照图4 光路，调整氦氖激光器，使氦氖激光 通过Nd:YAG 晶体前后两孔的中心，保持不动；放入1.06μm 半反镜，调整使其 反射光沿原路返回；放入1.06μm 全反镜，调整使其反射光沿原路返回。此时他 们都与光轴垂直，达到谐振腔的腔镜平行。 2. 打开总电源，打开泵浦灯的电源，检查冷却水泵、高压等，设定电源的 工作电压约在～750V。注意：打开泵浦灯电源步骤：首先旋转开关钥匙，使其处 于“On”位置；按下“SIMMER”按钮，再按下“WORK”按钮，此时电源开始工作。 调节”CHARGEVOLT”下的旋钮，可以设定工作电压大小。如果要暂停泵浦电压， 可以再次按 “WORK” 按钮， 使其恢复到原来的位置。 关机时， 按照相反顺序操作。 3. 微调激光器的1.06μm 半反镜，用黑相纸在1.06μm 半反镜后面接收激 光光斑，当光斑变圆时，光路调节完毕。 （当天实验由于示波器出现故障，故没能观察到波形图） 二、 染料调Q
图5 YAG 激光器调Q 光路图
1. 按照图5 光路，用氦氖激光器调整光路,将染料片插入1.06μm 全反镜和 Nd:YAG 晶体之间，调整使其反射光沿原路返回； 打开泵浦灯的电源，设定电源 的工作电压约在～750V。 微调激光器的1.06μm 半反镜，用黑相纸在1.06μm 半 反镜后面接收激光光斑，使其输出正常。 2. 改变泵浦电压，用激光能量计测出不同电压下的输出能量Eout, 给出Eout～ Ep曲线。 3. 按照图5 光路，用示波器记录激光器的调Q 脉冲波形，并打印结果。 4. 将实验结果、数据以及图表整理并写出实验报告。 三、 脉冲倍频