聲光Q開關(guān)是利用聲光相互作用以控制光腔損耗的Q開關(guān)技術(shù).聲光調(diào)Q是通過電聲轉(zhuǎn)換形成超聲波使調(diào)制介質(zhì)折射率發(fā)生周期性變化, 對入射光起衍射作用, 使之發(fā)生衍射損耗,Q 值下降, 激光振蕩不能形成.在光泵激勵(lì)下其上能級反轉(zhuǎn)粒子數(shù)不斷積累并達(dá)到飽和值, 這時(shí)突然撤除超聲場, 衍射效應(yīng)立即消失, 腔內(nèi)Q 值猛增, 激光振蕩迅速恢復(fù), 其能量以巨脈沖形式輸出.這是一種廣泛使用的Q開關(guān)方式,其主要優(yōu)點(diǎn)是重復(fù)頻率高,性能穩(wěn)定可靠.

典型的聲光Q開關(guān)主要由三部分組成:電聲轉(zhuǎn)換器、聲光介質(zhì)和吸聲材料.電聲換能器與聲光介質(zhì)如熔石英,、鉬酸鉛(PbMO4)晶體等構(gòu)成聲光器件.電聲換能器加電后,將超聲波饋入聲光材料,聲波是疏密波,聲光材料的折射率發(fā)生周期變化,對相對聲波方向以某一角度傳播的光波來說,相當(dāng)于一個(gè)相位光柵.于是,在超聲場中光波發(fā)生衍射,改變傳播方向.這就是所謂的聲光行射效應(yīng).聲光調(diào)Q的原理簡述如下:當(dāng)聲光介質(zhì)中有高頻(40MC)超聲行波傳播時(shí),由于布拉格衍射,入射光Ii的一部分偏離到布拉格角Id的方向.偏角θB由布拉格公式?jīng)Q定:2λsSinθB=λ0/n=λ.代入以下的數(shù)據(jù):聲速VS=;聲頻fs=40MC; 折射率n=;真空波長λ0=.求得θB=

式中,P為超聲功率,M為聲光品質(zhì)因素,M=n6p2/ρVS3. n,p,ρ分別表示材料的折射率,光彈性系數(shù)和密度.L/h為換能器長寬比,λ0為真空波長.如果衍射光Id 占的百分比足夠大,則可能使光腔的總損耗大于小訊號(hào)增益,此時(shí),振蕩停止,激活介質(zhì)(YAG棒)借助光泵浦積累粒子數(shù)的反轉(zhuǎn).在某一個(gè)時(shí)刻,如果去掉超聲行波,則由于激活介質(zhì)有很高的儲(chǔ)能,所以,產(chǎn)生強(qiáng)的振蕩脈沖――即聲光調(diào)Q脈沖.如果用一定頻率的脈沖調(diào)制器調(diào)制射頻發(fā)生器,使聲光介質(zhì)中有相同重復(fù)頻率的射頻超聲場時(shí),就能獲得重復(fù)頻率工作的聲光Q開關(guān),激光器將以重復(fù)頻率狀態(tài)輸出激光巨脈沖.