激光（Laser）的誕生乃是上個世紀科學技術的巨大飛躍，其發(fā)端源自受激輻射的光放大過程。它以其集合了相干性、量子性和非線性的卓越特性而引人注目。具體而言，激光呈現(xiàn)出四個重要的特征，每一個都彰顯其獨特之處：

• 方向性：幾乎可媲美理想的平行光線，激光束的發(fā)散角度可降至10-3 毫弧度級別，以維持其出眾的準直特性
• 單色性和相干性：常見的氦氖激光的線寬與波長之比可達到10-11 ~ 10-13 的數(shù)量級
• 高亮度：常用的大功率釹玻璃激光的亮度比起日光還要高16 個數(shù)量級
• 高峰值功率密度：得益于超短脈沖技術的問世，激光能夠在極短的時間內釋放巨大能量，使得其峰值功率密度達到了前所未有的水平

脈沖激光器作為一種獨特的激光器，其產(chǎn)生并輸出以脈沖形式呈現(xiàn)的激光光束。相較于連續(xù)激光器，脈沖激光器能夠在極短的時間內釋放高峰值功率的激光脈沖。這使得脈沖激光器在科學研究、醫(yī)學、通信、材料加工等領域中得到廣泛應用。脈沖激光器的獨特特性使其成為了現(xiàn)代技術和創(chuàng)新的驅動力，為眾多行業(yè)帶來了前所未有的機遇和突破。

01.脈沖激光器是如何工作的?

脈沖激光器與連續(xù)波激光器不同，其具有廣泛的應用，包括材料加工、科學研究、醫(yī)療程序和電信。那么，脈沖激光器背后的關鍵原理包括哪些呢？

• 增益介質：與連續(xù)波激光器類似，依靠增益介質來放大光能量。
• 泵浦：脈沖激光器需要外部能量源來激發(fā)增益介質中的原子或分子到更高的能量狀態(tài)。此過程被稱為“泵送”
• 粒子數(shù)反轉：泵浦過程在增益介質中產(chǎn)生粒子數(shù)反轉，這意味著處于激發(fā)態(tài)的原子或分子比處于基態(tài)的要多
• 光學腔：與連續(xù)波激光器類似，脈沖激光器有光學腔，其光學腔由兩反射鏡組成。一面為全反射鏡，而另一面部分透明。這個空腔允許光來回反射，增強光的強度
• Q開關：Q開關是脈沖激光器工作的關鍵，它是一種暫時阻止激光到達高能量條件的技術
• 脈沖形成：一旦Q開關打開，高能量增益介質釋放能量，形成短時間、高強度的激光脈沖
• 短脈沖持續(xù)時間：脈沖激光器產(chǎn)生非常短的脈沖，通常在納秒(10-9秒)或皮秒(10-12秒)范圍內。短脈沖持續(xù)時間使其適用于材料燒蝕，精密加工和時間分辨光譜等應用

02. 脈沖激光器的分類有哪些?

根據(jù)脈沖時間的不同，脈沖激光器可分為納秒脈沖激光器、皮秒脈沖激光器和飛秒脈沖激光器。

• 納秒脈沖激光器：

特性：發(fā)射納秒范圍內的超短脈沖(10-9秒)，具有最小的熱影響

用途：材料加工、激光打標、測距

• 皮秒脈沖激光器：

特性：釋放更短的脈沖在皮秒范圍(10-12秒)。熱影響及精度均衡

應用：紋身去除，超快光譜

• 飛秒脈沖激光器：

特性：飛秒范圍內的閃電脈沖(10-15秒)，適合完成最精細的任務

應用：顯微外科、眼科矯正、材料消融

03. 什么是調Q技術?

Q開關（Q-switch）技術是一種在脈沖激光器中用于產(chǎn)生短而強的激光脈沖的技術。它代表“質量轉換”。想象一下，一個水龍頭通常是開著的，讓水不斷流動。相反，要產(chǎn)生水脈沖，你需要暫時關閉水龍頭，然后突然打開它。而Q開關有類似的作用：

• 暫時關閉：Q開關暫時阻止激光從激光腔中逸出，就像關閉水龍頭一樣
• 能量積累：當激光被阻擋時，增益介質(激光的“燃料”)中的能量繼續(xù)增加
• 突然釋放：當能量達到較高水平時，“Q開關”迅速打開，使儲存的能量以短而強的激光脈沖的形式爆發(fā)出來

Q開關可使激光在如此短的時間間隔內反復開關，產(chǎn)生高能量、短持續(xù)時間的激光脈沖，其在激光切割、打標和科學實驗等領域具有廣泛應用，我們可以想象成把一束穩(wěn)定的光變成強大的激光爆發(fā)。

04.調Q開關是如何實現(xiàn)的？

Q開關是一種用于脈沖激光器的光學裝置，它的主要作用是控制激光脈沖的產(chǎn)生。Q開關實現(xiàn)的方式可以分為兩種主要類型：電光學調Q（electro-optic Q-switching）和聲光學調Q（acousto-optic Q-switching）。

電光學調Q

工作原理：電光學Q開關利用電場的影響來調控光的傳播性質。它通常包括一個透明晶體，如鋰鈉硫化鎂晶體，以及電極。當電場被施加到這個晶體上時，它的光學特性會發(fā)生改變，使得光可以被阻止或通過。操作方式：在Q開關操作中，電場在晶體中被調制，將光束阻擋住，使其在激發(fā)介質內累積能量。一旦能量達到足夠高的水平，電場被移除或切斷，導致光脈沖的快速釋放。

聲光學調Q

工作原理：聲光學Q開關使用聲波的效應來控制光的傳播。它包括一個晶體，通常是鋅硒或硅，以及聲波源。聲波通過晶體傳播時，會改變晶體的折射率，從而影響光的傳播。操作方式：在Q開關操作中，聲波源會發(fā)送聲波信號，改變晶體中的折射率，使光束在激發(fā)介質中累積能量。當達到所需的能量水平時，聲波源停止發(fā)出聲波，導致光脈沖的釋放。

05.脈沖激光器技術的限制

· 能量穩(wěn)定性：許多脈沖激光器受到能量穩(wěn)定性的限制。波動或不穩(wěn)定的能量輸出可能不適用于某些應用，如精確材料加工或醫(yī)學手術。·脈沖寬度：一些脈沖激光器的脈沖寬度較長，這可能限制了它們在需要極短脈沖的應用中的使用，例如高精度圖像處理或超快光譜學·光束質量：光束質量是一個關鍵因素，它受到某些脈沖激光器技術限制的影響。高質量的光束對于一些應用非常重要，如激光微加工和激光成像·成本：一些高性能脈沖激光器的成本較高，這可能對研究和商業(yè)應用造成經(jīng)濟壓·可靠性：在一些情況下，脈沖激光器可能在長時間運行或在惡劣環(huán)境條件下的可靠性受到限制

為了克服這些挑戰(zhàn)，虹科向您推薦：緊湊型亞納秒高能二極管泵浦固態(tài)激光器！

虹科亞納秒高能二極管泵浦固態(tài)激光器技術

虹科提供多種緊湊型亞納秒高能二極管泵浦固態(tài)激光器，我們專注Q開關、短脈沖（亞納秒、皮秒）激光器，滿足需要高脈沖能量和低重復率的應用，包括LIBS、OLED修復和醫(yī)療應用。我們的激光系統(tǒng)設計用于不同波長（1064 nm、532 nm、355 nm、266 nm、1053 nm、1030 nm、1342 nm、671 nm、447 nm、914 nm 等），服務于科學研究、醫(yī)療設備制造、精密測量、雷達通信、材料加工、過程控制、在線檢測和其他相關領域的各種應用。

01、二極管泵浦納秒/皮秒被動調Q激光器

MPL2210系列 DPSS 被動調Q皮秒激光器最高可在 100 Hz 重復頻率下提供 7 MW 高峰值功率。短激光腔固定在熱穩(wěn)定和受控的底板上，可提供極其穩(wěn)定的輸出參數(shù)性能。占用空間小更適合集成到OEM激光器中。脈沖持續(xù)時間低至250 ps，高脈沖能量在1064 nm波長處超過2 mJ，1 Hz至100 Hz的可變重復率在眾多應用領域中展現(xiàn)了極大的潛力。

02、二極管泵浦皮秒主動調Q激光器

MPL15100系列堅固耐用的DPSS主動Q開關亞納秒激光器在700 Hz重復率下以不到700 ps的脈沖持續(xù)時間提供數(shù)kW的峰值功率（>1000 kW）。創(chuàng)新的短激光腔固定在熱穩(wěn)定和受控的底板上，可提供極其穩(wěn)定的輸出參數(shù)。亞納秒脈沖持續(xù)時間最低可調至700 ps，脈沖能量超過0.5 mJ，重復頻率高達1000 Hz且重復頻率可調，涵蓋了從 LIBS、LIF、光譜學等應用。

03、Angis皮秒迷你脈沖激光器

Angis成為市場上第一臺皮秒迷你脈沖激光器，提供高達1 μJ的脈沖能量，脈沖持續(xù)時間最低可調至20皮秒，無需半導體調制器和模鎖定。這款超緊湊的激光器支持高達10 kHz的重復頻率，具備880納米泵浦激光器的被動或主動Q開關。Angis的創(chuàng)新設計和系列生產(chǎn)確保卓越的性能和可靠性，為各種應用領域提供了卓越的激光解決方案。

虹科高能二極管泵浦固態(tài)激光器的應用

應用1

激光表面清洗

（1）激光表面清洗原理：當激光束照射到物體表面時，它產(chǎn)生的熱能或能夠引發(fā)化學反應，能夠將污染物松動、擊碎、蒸發(fā)或剝離。這種無接觸、高效率的激光清潔技術被廣泛應用于多個領域，如半導體制造、汽車制造、文物保護等。（2）激光表面清洗技術具有以下優(yōu)勢：

非接觸性：無需物理接觸，避免引起劃痕或磨損

高精度：集中能量準確照射到目標區(qū)域，實現(xiàn)精準清洗

高效率：快速、高效去除污染物，無需拆解機械，減少清洗時間和成本

可控性：激光參數(shù)和能量可控，適應不同材料和污染物的清洗需求

環(huán)保性：無需化學溶劑或清洗劑，減少污染

適用于高精度、難以清洗的部件，以及對環(huán)境友好和節(jié)約成本的清洗需求

應用2

激光誘導擊穿光譜（LIBS）

（1） 什么是LIBS？

LIBS是一種分析化學成分的技術，它通過使用高能量激光脈沖照射在樣品上，將其轉化成等離子體，然后測量所產(chǎn)生的光譜，以識別樣品中的元素和其濃度。這項技術被廣泛應用于材料科學、環(huán)境監(jiān)測、礦物勘探等領域，因為它能夠提供快速、無需樣品處理的分析方法，適用于實驗室和實地應用。（2）LIBS具有哪些特點？

無需準備樣品：無需進行復雜的前處理，節(jié)省了時間和成本

非接觸性：無需直接接觸樣品表面，避免了污染和破壞

多元素分析：同時檢測多種元素，高靈敏度和快速分析

實時性：具備實時分析的能力，可在幾秒鐘內提供結果

應用3

激光疤痕修復

（1）原理：

• 激光能量吸收：激光光束中的能量被疤痕組織中的色素或水分吸收。這導致了局部溫度升高，促進了疤痕組織的分解和重新排列

疤痕組織去除：高能量激光作用下，疤痕組織中的受損或異常組織開始分解和蒸發(fā)。這有助于去除疤痕的外觀，并為新組織生長留出空間

組織再生：激光照射后，皮膚開始自然愈合過程。身體會生成新的膠原蛋白和彈性纖維，幫助修復疤痕區(qū)域，使其逐漸恢復到與周圍正常皮膚相似的外觀和質地

色素調節(jié)：某些激光疤痕修復方法還可以幫助減輕疤痕區(qū)域的色素不均勻，使其與周圍皮膚更加一致

（2） 激光疤痕修復具有哪些優(yōu)勢？

非侵入性：激光疤痕修復是一種非侵入性的方法，不需要手術或切割，減少了外科手術的風險和恢復時間

精確性：激光技術能夠精確照射到疤痕區(qū)域，最大程度地保護周圍正常組織，減少了損傷

無疤痕：治療后，通常不會留下明顯的手術疤痕，因為激光處理有助于恢復皮膚的自然外觀

色素調節(jié)：某些激光疤痕修復方法可以幫助減輕疤痕區(qū)域的色素不均勻，使其與周圍皮膚更加一致

快速恢復：激光治療通常不需要長時間的恢復期，患者可以很快回到正常活動

適用廣泛：激光疤痕修復適用于多種類型的疤痕，包括燙傷疤痕、手術疤痕、痤瘡疤痕等

定制治療：激光參數(shù)可以根據(jù)疤痕的類型和嚴重程度進行調整，以實現(xiàn)個性化的治療方案