固體(tǐ)激光器是最常见也是从技术角度而言最重要的调Q激光器类型，但是光纤激光器也能(néng)以调Q工作，并可(kě)通过光纤放大器提高平均功率，而微片激光器则以极短的腔長(cháng)提供更窄的脉宽。
主动和被动调Q
主动调Q激光器通过调制器主动调制腔内损耗。比如在腔内插入声光调制器，施加RF功率时使部分(fēn)光束通过衍射溢出腔外，激光介质中存储高能(néng)量后忽然关闭RF功率形成并输出激光脉冲。
被动调Q激光器通过可(kě)饱和吸收體(tǐ)调制腔内损耗。对于可(kě)饱和吸收體(tǐ)，低强度光被吸收，高强度光透射，因此可(kě)通过腔内光强被动调制损耗。
用(yòng)于调Q的可(kě)饱和吸收體(tǐ)一般是掺杂过渡金属离子的晶體(tǐ)或玻璃。比如，Cr4+:YAG晶體(tǐ)常用(yòng)于1.064μm Nd:YAG激光器(包括微片激光器)，V3+:YAG晶體(tǐ)则适合1.3μm激光器。调制深度取决于掺杂浓度和晶體(tǐ)長(cháng)度，而饱和能(néng)量可(kě)通过吸收體(tǐ)中的模场调节。可(kě)饱和吸收离子也可(kě)掺杂在光纤中。
半导體(tǐ)可(kě)饱和吸收反射镜(SESAM)特别适合微片激光器，它几乎不增加腔長(cháng)，所以脉宽可(kě)以非常窄，而且性能(néng)参数还可(kě)通过设计和材料优化。另外，可(kě)饱和吸收體(tǐ)还可(kě)以是掺量子点(比如硫化铅)的玻璃、染料溶液甚至气體(tǐ)。
调Q固體(tǐ)激光器
固體(tǐ)激光介质一般掺杂三价稀土离子，比如钕、镱和铒，也有(yǒu)少数掺杂钛和铬等过渡金属离子。下表列出了一些最常用(yòng)的固體(tǐ)调Q增益介质及其主要特性。
小(xiǎo)型主动调Q固體(tǐ)激光器通过1到20W激光二极管连续泵浦可(kě)产生高达10mJ量级的脉冲能(néng)量(比如1kHz重频和10W平均功率)。典型脉宽在几到几百纳秒(miǎo)，对于100ns脉宽，10mJ脉冲能(néng)量对应约90kW峰值功率。被动调Q激光器的脉冲能(néng)量一般更低。
对于更高能(néng)量但低重频激光(所以平均功率一般)，可(kě)以使用(yòng)脉冲泵浦，比如准连续二极管或闪光灯泵浦。使用(yòng)不是很(hěn)大的闪光灯泵装置可(kě)产生数焦耳的脉冲能(néng)量。
对于高平均功率和中高重频，一般使用(yòng)高功率激光二极管连续泵浦。比如，碟片式Yb:YAG激光器能(néng)以较長(cháng)脉宽(比如1μs)输出数百瓦平均功率。掺钕板条激光器可(kě)产生更短的脉宽，并且输出高功率、高质量光束。提高功率的另一种方法是使用(yòng)主振荡功率放大器(MOPA)结构。
调Q微片激光器
微片激光器具有(yǒu)非常短的腔，特别是通过半导體(tǐ)可(kě)饱和吸收镜(SESAM)被动调Q工作。因為(wèi)光场几乎不穿透SESAM，所以腔長(cháng)基本只取决于晶體(tǐ)厚度。下图所示為(wèi)SESAM被动调Q微片激光器的基本结构。
如果晶體(tǐ)具有(yǒu)高泵浦吸收率和高增益，比如Nd:YVO4晶體(tǐ)，可(kě)产生遠(yuǎn)小(xiǎo)于100 ps的脉宽，但是脉冲能(néng)量一般无法超过1μJ太多(duō)。这种激光器的困难之一是制备既具有(yǒu)高调制深度、饱和能(néng)量也不太低的SESAM组件。饱和能(néng)量太高可(kě)能(néng)造成SESAM损伤。
微片激光器也可(kě)通过小(xiǎo)型電(diàn)光调制器以主动调Q工作，但由于腔長(cháng)增加，脉宽也因此变長(cháng)。微片激光器可(kě)实现非常高的脉冲重频，比如被动调Q可(kě)达到数MHz级别，但是提高重频时脉宽也会更長(cháng)。
短腔也更容易实现单模输出。尽管脉冲能(néng)量低，但由于脉宽窄，所以峰值功率较高，足够实现高效的非線(xiàn)性频率转换。所以，微片激光器能(néng)以很(hěn)紧凑的系统提供可(kě)见光、紫外或中红外输出。
光纤激光器
光纤激光器也能(néng)主动或被动调Q工作，但是实施有(yǒu)所局限：
适合全光纤器件的调制器选择有(yǒu)限，而且主要用(yòng)于很(hěn)小(xiǎo)模场的单模光纤，因此非線(xiàn)性效应、光纤损伤和放大自发辐射(ASE)非常限制性能(néng)。
使用(yòng)包层泵浦大模场光纤可(kě)显著提高能(néng)量(比如1mJ以上)，但是此类系统需要在腔内使用(yòng)块體(tǐ)光學(xué)组件，这样将失去全光纤的技术优势，而且性能(néng)无法达到固體(tǐ)激光水平。
下表总结了调Q光纤激光器的一些发展进程，数据来源Fiber Lasers (CRC出版社，2016年版)。
但是，通过高功率光纤放大器可(kě)放大脉冲，提高平均功率，即使脉冲能(néng)量一般。放大器中可(kě)能(néng)存在一定的非線(xiàn)性脉冲畸变，不过在其应用(yòng)中也可(kě)以接受。
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