一种色心钇铝石榴石调Q激光光源的控制方法及其装置.pdf

目前常用的激光调Q方法有电光调Q、马达调Q、染料调Q、声光调Q等。以色心YAG晶体作成的调Q器件，刚出现不久。此种器件有许多优点，如使用时像调Q染料那样简单，只需将此种器件插入谐振腔就可工作。染料调Q只限于低重复率下工作，而此种器件既可用于重复率YAG脉冲激光器件，也可用于连续YAG激光器。图1为色心YAG调Q的激光头，1为全反膜片，2为色心YAG调Q器件，3为YAG晶体，4为输出膜片，5为氪灯。
    色心YAG调Q器件吸收一定的光量子后，立刻变得光学透明，输出一个调Q激光脉冲。调Q激光输出后调Q器件又处于不透明状态。调Q器件再次吸收光量子达到所需数值后，又输出一个调Q激光脉冲。因此，将此种调Q器件用于连续YAG，则可获得一串调Q脉冲，如图2所示，但此类调Q脉冲是不受控的。

    此种不受控的被动调Q，在实际应用中很不方便。

    本发明的目的在于提供一种对此种被动调Q激光的控制方法和装置。

    本发明实施办法是对此种调Q器件产生透明的光强进行控制，即对泵浦的瞬态功率进行控制，从而将此种被动调Q变成受控的调Q输出。

    瞬时泵浦功率，可以通过控制氪灯5的瞬态电流来完成，如图3所示。图3中，I为氪灯电流，P为激光输出功率，IS为产生调Q激光的阈值电流。工作时，首先将氪灯电流调到略低于激光器调Q输出地阈值电流1IS的某一电流值I1。假设在图3的l1-l2期间，需要输出调Q激光，则在l1时刻将氪灯电流上升到超过阈值电流IS的某的值I2，l2时刻让氪灯电流又降为l1，则在l1-l2期间有相应的调Q激光输出。同样，在图3的l3-l4，l5-l6也得到相应的调Q激光，若使脉冲电流的宽度足够小，原则上可以获得单个的调Q脉冲，如l5-l6的输出。

    下面是本发明的实施例：

    由激光头10和具有图3所示的控制功能的激光电源9，可构成如图4的“可控的色心YAG调Q激光光源”。直流电源6经大功率三极管7供给激光头10的氪灯5。工作时，先将氪灯5的电流调到低于激光调Q输出的阈值电流IS的某一值I1。晶体管7具有与大于或小于IS相对应的两个以上的输入端。I1＜IS，I2＞IS。I1的大小可通过电阻R8调节。当需要输出调Q激光时，则在三极管7的基极上加上适当幅度和宽度的脉冲信号，使氪灯电流在脉冲信号期间，达到高于阈值电流IS的某一值I2，在此期间可得到相应的调Q激光。激光的功率，还可通过脉冲信号的幅度来控制。大功率三极管7可由并联的若干三极管代替。

    本发明的优点是：利用这种控制方法，除可完成对输出激光控制外，还因在不需激光输出时，氪灯电流较低，因而可降低激光器件的整机功耗，延长氪灯的寿命。

    利用此种方法，还可使激光输出期间，氪灯以较高的电流工作。在保证氪灯总的平均功率不增加的情况下，瞬时给以较大的泵浦功率，从而可获得激光瞬态的调Q功率远大于连续工作时调Q输出的激光功率，扩大应用范围。例如脉宽1ms，间隔4ms，则每秒可输出200个高功率的脉冲群。

    图片说明：图1为用色心YAG调Q器件构成的激光头;图2为色心YAG调Q器件用于连续YAG激光器的调Q输出波形示意图;图3为氪灯电流I与激光输出功率P的关系图;图4为可控色心YAG调Q的激光光源。

    图中1为全反膜片，2为色心YAG调Q器件，3为YAG晶体，4为输出膜片，5为氪灯，6为直流电源，7为大功率晶体三极管，8为可调电阻R，9为激光电源，10为激光头。