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激光打標機配件-Q開關的原理
閱讀：744 發布時間：2022-9-16
從事激光打標機維修多年了，老式激光設備中，Q開關的故障率通常是比較高的，今天和大家分析一下Q開關的使用過程中的維護保養和他的運行原理等。研究中發現，實際激光光場和超聲波聲場都是有一定的發散角的。對于光束每個特定方向的分量總能找到一個適當方向的聲波滿足布拉格衍射。計算出每個發散角的衍射效率就能的到總的衍射效率。換能器長度和入射角方向對衍射效率都有影響，分析不同諧振腔中聲光Q開關的應用效果和提高聲光調Q開關的工程穩定性的方法，有助于降低實驗難度和激光器成本。
葉艷等研究了超聲場分布不均勻的情況下計算聲光調Q衍射效率的空間分布。他們通過數值計算得到了聲光晶體中超聲場的空間分布，并且分析得到聲光晶體中衍射效率的空間分布規律，并指出在衍射大的位置進行調Q可以發揮它的性能。于曉芳等主要對非平行光場入射時的聲光衍射效率以及聲光開關的衍射效率的變化速率對輸出脈沖的時間特性的影響這兩個方面進行了研究。但是她只考慮了非平行入射光，并未考慮聲場的分布對衍射效率的影響。崔志超等研究了二維聲光調Q的衍射效率，同樣也只考慮了由于換能器的長度有限和聲光晶體中的聲衰減因素，并未考慮光場的非平行性。王剛等研究了在輸出脈沖能量一定的情況下，聲光調Q激光器所需要的最小衍射效率如何確定的問題。通過對調Q反轉粒子數密度的求解，獲得了調Q激光器輸出的一定脈沖能量與腔內損耗、所需最小Q開關的衍射效率，輸出鏡的反射率等的關系公式。這一結果為聲光調Q激光器Q開關衍射效率的設計提供簡便的估算方法。
聲光調Q過程中，Q開關在激光器中引入兩類閾值：閾值是在聲光Q開關有高聲光衍射效率時，即諧振腔處于高損耗的狀態時的閾值；第二個閾值是聲光Q開關在打開狀態時聲光不發生衍射，即激光器輸出脈沖時的闕值。第二閾值會影響脈沖的大小、形態、脈沖的建立時間。而個閾值須保證在Q開關打開之前，諧振腔內的振蕩光不起振。在特定泵浦條件下對于聲光Q開關來說，聲光衍射的效率只要大于某個最小值就可以獲得符合條件的閾值。在閾值的條件下，使得激光晶體的上能級粒子數積累到一定程度，此時打開聲光調Q開關激光脈沖便會開始振蕩。
聲光Q開關的衍射效率決定了激光脈沖的參數，聲光Q開關衍射效率與超聲場強度、材料的聲光優值、換能器的長度和光波波長有關。隨著DPL功率的增加，對于提高聲光Q開關衍射效率也提出了要求。為了獲得滿足需要的較高的衍射效率，可以采用下例方法：首先，可以選聲光優值高的聲光材料，但是其插入損耗又會增大；其次，可以通過增加聲光介質的通光長度，但是也會增大插入損耗并且受到腔長的限制；第三，可以通過增加聲光Q開關的激勵功率來增大超聲場的強度，但是激勵功率不能無限度的增大，而且當電功率太大時，會導致聲光晶體過熱，并造成損壞。第四，可以壓縮光波波長，但是對于特定的激光器，波長是固定的。提高聲光衍射效率受到了各種實際因素的影響。
聲光調Q是在二極管泵浦固體激光器中獲得可調制脈沖和高重復頻率的有效手段。但是由于聲光Q開關對于高能量的二極管泵浦激光器的開關能力較差，當應用于高功率DPL時會存在一系列問題。