聲光Q開關(AOQS)原理簡述

聲光Q開關是利用聲光相互作用以控制光腔損耗的Q開關技術。聲光調Q是通過電聲轉換形成超聲波使調制介質折射率發生周期性變化, 對入射光起衍射作用, 使之發生衍射損耗,Q 值下降, 激光振蕩不能形成。在光泵激勵下其上能級反轉粒子數不斷積累并達到飽和值, 這時突然撤除超聲場, 衍射效應立即消失, 腔內Q 值猛增, 激光振蕩迅速恢復, 其能量以巨脈沖形式輸出。這是一種廣泛使用的Q開關方式，其主要優點是重復頻率高，性能穩定可靠。

典型的聲光Q開關主要由三部分組成：電聲轉換器、聲光介質和吸聲材料。電聲換能器與聲光介質如熔石英、鉬酸鉛（PbMO4）晶體等構成聲光器件。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，相當于一個相位光柵。于是，在超聲場中光波發生衍射，改變傳播方向。這就是所謂的聲光行射效應。聲光調Q的原理簡述如下：當聲光介質中有高頻（40MC）超聲行波傳播時，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由布拉格公式決定：2λsSinθB=λ0/n=λ。代入以下的數據：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為聲光品質因素，M=n6p2/ρVS3. n,p,ρ分別表示材料的折射率，光彈性系數和密度。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，振蕩停止，激活介質（YAG棒）借助光泵浦積累粒子數的反轉。在某一個時刻，如果去掉超聲行波，則由于激活介質有很高的儲能，所以，產生強的振蕩脈沖――即聲光調Q脈沖。如果用一定頻率的脈沖調制器調制射頻發生器，使聲光介質中有相同重復頻率的射頻超聲場時，就能獲得重復頻率工作的聲光Q開關，激光器將以重復頻率狀態輸出激光巨脈沖。

Gooch& Housego 是全球頂級聲光電光器件制造商，強大的技術力量和完備的服務體系使其一直保持領先地位，Gooch & Housego 公司生產的風冷聲光Q 開關可以使激光器系統采用全風冷設計，無需循環水冷卻。產品關斷能力強，能承受非常高的峰值功率，被廣泛地應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標準風冷聲光Q 開關。在選擇Q 開關時，要考慮的關鍵參數有波長，光功率密度，偏振態，光束直徑，調制損耗，機械結構尺寸的限制和冷卻方式等。 下列聲光Q開關型號在世界范圍內被廣泛使用。