调Q激光器原理

调Q，是实现激光“脉冲输出”的重要手段。

任何一个储能系统，在正常情况下能量都会慢慢泄露。Q值，描述的是系统（如谐振子、谐振腔等）在特定频率处持有能量的能力。如果系统能量是E，其泄露功率是P，则显然E/P越大，其持有能量的能力就越高。因为E/P具有时间的量纲，故通常定义Q值为无量纲量，这里的是所关心的“特定频率”，E和P也是针对该频率的值。

所谓“调Q”，就是调节系统（在指定频率处）的能量持有能力，从而在我们需要的时刻一次性释放系统储能，获得高峰值功率的脉冲输出。

在光学谐振腔中，Q值是针对激光频率定义的（而不是泵浦）。光腔持有激光能量的能力依赖于损耗（如光路损耗、输出镜透射率），所以调Q的一种方案就是“调节激光损耗”。我们首先将激光损耗设置于高水平（低Q值，难以持有激光能量），这样在泵浦激励下，能量只能以粒子数反转的形式存在，并不断积累；随后我们突然降低光腔的激光损耗（高Q值，激光持有能力强），此时在噪声光子推动下，激光将在短时间内急剧增长，并迅速耗尽反转粒子积累的能量，从而形成一个巨脉冲输出。