脉冲激光器的核心在于通过特定的技术手段,使激光工作物质在短时间内释放出巨大的能量,形成高功率的脉冲激光输出。常见的实现脉冲工作的方式有调Q技术和锁模技术。
调Q技术基于光开关原理,通过控制谐振腔内损耗的变化来调节激光输出。在开始时,使谐振腔处于高损耗状态,阻止激光振荡的形成,此时泵浦源对工作物质进行激励,工作物质中的粒子数不断积累,当粒子数达到反转状态且积累到一定程度后,突然改变谐振腔的损耗,使其处于低损耗状态,从而产生一个高强度的激光脉冲。
锁模技术则是通过对激光器的多个纵模进行相位锁定,使得这些纵模在时间上同步振荡,相互叠加形成一个短脉冲序列。其原理在于消除纵模之间的相位差异,让它们能够相干叠加,从而得到脉宽极窄、峰值功率很高的脉冲激光。
脉冲激光器的主要类型:
-固体型:如钇铝石榴石(YAG)激光器、红宝石激光器、钕玻璃激光器等。YAG激光器具有优良的热学性能和光学质量,广泛应用于材料加工、医疗等领域;红宝石激光器是早期实现的固体脉冲激光器之一,在激光测距等方面曾有重要应用;钕玻璃激光器则因其较大的增益带宽和可产生高能量脉冲的特点,在一些大型科研装置及军事应用中发挥作用。
-气体型:例如氮分子激光器、准分子激光器等。氮分子激光器能够产生紫外波段的脉冲激光,常用于光谱分析、光化学研究等;准分子激光器的波长可根据不同的工作气体组合进行调节,在半导体光刻、生物医学等领域有应用。
-半导体型:具有体积小、效率高、寿命长等优点,可直接调制产生脉冲激光,在光通信、光学传感等方面有重要应用。