脉冲激光电源调Q电路工作原理

调Q原理
品质因数Q是表征激光谐振腔质量的参数,与激光谐振腔的损耗成反比,Q值越高,越容易产生激光振荡 。调Q的目的在于在激光器开始工作时,先使激光谐振腔处于低Q值状态,此时工作物资不断积累粒子 。当粒子数积累到最大值的时刻,使Q值突然阶跃性升高,激光谐振腔立即雪崩式地建立起极强的激光振荡,在极短的时间内输出激光巨脉冲 。目前,脉冲固体激光器都采用KD*P电光晶体作为Q开关 。它主要是依靠在电光晶体上所施加的电场作用改变激光谐振腔内的偏振特性来实现调Q的,而这个电场是通过在KD*P电光晶体上施加的四分之一波长电压产生的,其数值一般为3000-4000V。在KD*P电光晶体上施加四分之一波长电压作用下,激光谐振腔为低Q值状态,进行粒子数的积累过程 。当粒子数积累到最大值时,使用退高压开关,去掉所加电压,即可使激光谐振腔的Q值阶跃性突然升高,输出脉宽极窄的激光巨脉冲 。
 
调Q电路原理
调Q电路主要由晶体高压电路及退高压电路组成。其原理框图如图所示 。 晶体高压电路要求能够产生一个电压可调的稳定的直流高压 。由于电光晶体具有电容特性,等效电容很小,负载较轻,因此,采用直流高频逆变电路较为方便 。电路工作时,由可调低压直流电源通过高频逆变升压,再整流成高压直流施加到电光晶体上 。通过对逆变控制信号的频率和脉宽的调节,施加在电光晶体上的直流高压非常稳定 。
 
退高压同步信号（即调Q同步信号）由放电控制电路给出。以放电控制信号的上升沿为同步点,经过延时处理 、隔离 、脉冲升压后,触发退高压开关,使激光器输出激光 巨脉冲 。在延时时间内,由于晶体高压的作用,激光谐振腔的Q值极低,工作物资处在粒子积累过程中,因此,延时时间即为粒子数积累到最大值的时间。根据经验,延时时间约为100-200μs左右 。由于不同的激光物质的差异,在实际应用中,应当针对不同的激光器进行具体地调节,以输出激光最强为准 。