固态激光器是一种奇特的物种。它是第一个被发现的 在所有的激光中。但是后来他们发现了许多其他的激光器，这些激光器具有更高的 效率，更高的平均功率和更有用的波长。光束 固体激光器的发散性略好于半导体激光器。 激光或液体激光器，但比大多数气体激光器或光纤激光器更差。 无论是价格还是设计的简单性都不能区分坚固的 积极意义上的状态激光。(是的，如果您已经有激光晶体和 激光灯，把它们放在一起并用铝包起来很简单 陪衬。但是晶体需要生长和加工，并且要有一盏好的激光灯。 并不比气体激光管简单。)。
然而，这两种激光都不能把SSL挤出来。 为什么它们这么有用？因为固体激光是最直接的 获得非常短而强大的光脉冲。这种脉冲通常被称为巨型脉冲，其产生过程被称为调Q。 由于上激光能级的寿命相对较长，以及由于 在泵浦机构中没有瓶颈，固态激光器 "；累计"；类型。这意味着如果一个人强迫激光不点火 在一定时间之前，能量可以在激光材料中积累， 然后，当一个人让激光振荡时，它可以在非常短的时间内发射出来。 做爱。通常是10..20纳秒。
它能给我们带来什么？所以强大的光很容易转化为光 其他波长。例如，http://www.milankarakas.org/pub/KDP/HomegrownKDP.html教授如何使用 国产晶体将看不见的钕激光转化为 清晰可见的绿灯。
当聚焦时，强大的激光脉冲可能会损坏 一块完全透明的玻璃--这一现象被用来在内部进行3D绘制。 透明的玻璃块。是的，激光火花，我们都很喜欢， 也需要短而强大的激光脉冲。
兆瓦固体激光器是一种小型设备(1 mW=20mJ/20 ns)，由 一根细铅笔大小的激光棒，一盏同样大小的灯，一个Q开关 还有一个带有谐振镜的框架。它的电源允许使用 电解电容器，因此也可以很小。关键要素是 获得高功率是调Q开关。直到某一时刻 通过阻止光在两个光之间自由传播来保持谐振器关闭 镜子。然后它立即打开，为雪崩让路，就像 光放大过程。
Q开关可以是无源类型和有源类型。主动Q开关由外部控制力驱动。主要是他们 可以是电光、机械和声光的。机械式的 (带转镜或棱镜)需要带软盘的异国高速电机 动议。非光学的需要非常复杂的控制电路。控制 电光Q开关的电路要简单得多，但是 这种类型的开关利用偏振旋转和激光的效应 需要在谐振器中安装一个偏振器。偏振器必须能够抵抗光学损伤，并且必须针对所需的波长进行设计。这很奇怪，但人们可以很容易地在<；e6@y>；上找到Pockel电池(很难说它便宜，但仍然可以买到。)。但几乎没有机会在那里得到所需的偏振器。还存在利用破碎的全内反射效应的Q开关。然而，它们的生产需要将光学部件精细地装配在一起--这是你最可能想要避免的步骤。
对DIYer来说，做一个被动调Q更简单。那扇门会自动打开 当谐振器中的光开始增强时(例如，当微弱的自由振荡开始时)。被动Q开关通常是由所谓的光致材料制成的，这种材料的透明度随着偶然光线的强度而增加。它可能是一些染料、某些半导体、掺杂玻璃或晶体。
被动调Q染料很少见。他们用来做红宝石激光的那些 最不为人所知的名字--例如氯铝酞菁。调Q用染料 钕激光器的数量主要是通过它们的数量而为人所知的。在红宝石激光调Q的固体介质中，存在一种KS-19玻璃和 对于钕激光器，存在四价掺杂的铝钇石榴石。 铬。这些对专业人士来说是众所周知的，但仍然很难获得。 为DIYER准备的。
有没有更实惠的东西？ 是。人们发现，有几种调Q方案可以 完全是用容易获得的材料建造的。在第一个订单中 这些谐振器通过改变它们的稳定性来改变它们的损耗。 因数(基于自聚焦现象)，改变损耗的谐振器 Wafefront反转反射和一个更有趣的方案，该方案基于 恢复全内反射现象。此外，还发现， 对于红宝石激光，可以使用一种常见的医用防腐染料亮绿色。 对于调Q取得了一定的成功。不过，让我们继续讨论这个问题吧。
A)红宝石激光器。该激光器是用一台老式激光器的半椭圆形泵浦腔组装而成的。 商用激光。红宝石棒直径6 mm，长75 mm。它是粉红色的。 鲁比。灯具为FXQ-1302，氙气充气，灯管内径为4毫米的二氧化硅灯管。 直径，外径6毫米，电极间距75毫米。
泵浦腔被放置在由两个扁平介质形成谐振器中 从DVD刻录机磁头获得的镜子。一面具有不可阻挡的透射性的镜子 背面选用红色光谱，反射镜约占30%。 红色的传输被认为是最前面的。
灯具由自制的基于六电的电源供电。 1000mcf x 450V电容器，连接到具有 总容量为1500 mcf。馈电回路如图2.1所示。
图2.1。红宝石激光馈电电路。《变形金刚1》是一部商业广告。 闪光灯点火变压器。另一种方法可以缠绕在铁氧体上。 直径6毫米，长30毫米，磁导率400的棒材。 在这种情况下，二次绕组应包含360圈漆包线。 0.1毫米的导线，分3层，中间有很强的绝缘性。初级 缠绕在副线上方，包含4圈钢丝。SG1 是具有触发功能的NSR或GDT类型的避雷器火花隙 电压为470伏。可以使用具有其他触发功能的放电器 电压，但需要重新计算R5：R6分压。
当存储体上的电压达到770V时，火花间隙SG1 触发并点燃激发激光的手电筒。充电电压受到火花隙点火的限制。但是，由于电解电容器的泄漏电流很大，当每个电容器的电压接近400V时，泄漏电流就会大大增加，所以不能将其提高到更高的水平。因此，能量累积到手电筒触发的那一刻。 是440焦耳。激光器的设计如图2.2所示。闪光管点火脉冲直接作用在泵腔的金属体上。
在自由运行模式(无Q开关)下，输出能量达到 大约1焦耳。它是用古老的激光家的方法--数字--来测量的 可被聚焦光束穿透的刀片的数量相等 以焦耳为单位的能量。
B)掺钕石榴石激光器。用的是掺钕的铝钇石榴石晶体。 (YAG：Nd)，直径8 mm，长度110 mm。手电筒是一种 本网站已经介绍过的航空信号频闪管 在一个专门介绍染料激光的栏目中。手电筒是充氙气的 内径8毫米，外径10毫米，电极间距110毫米。
泵腔完全是自制的-灯和杆被包裹在一起。 由抛光的厚铜箔制成。原则上，人们可以获得工作的激光器 使用普通的厨房铝箔，但这是糟糕的方式。铝材 普通(最多1400万厘米)厚度的铝箔会碎成碎片 灯闪了几下就会落下灰尘。从外面看，它看起来像是渐进式的。 以及令人费解的脉搏间输出能量的下降。
后镜采用介质镀膜，在1064 nm处的反射率超过90%。 这种镜子很容易在互联网上买到。输出耦合器 是由两张显微镜盖片拼在一起并粘在一起形成的 用胶枪(热胶)绕过他们的周界。
馈电回路类似于红宝石激光器的馈电回路(见图2.1)。 但使用的是单一纸质金属KBG-M电容器，而不是一组电解液 一个。它的电压为100mcf x 2000V。充电电压也是2千伏。闪光灯 点火脉冲可以直接放在泵腔的包覆箔上。
所使用的激光晶体具有楔形端面和研磨的侧面。 这会带来额外的损失，并使对齐变得更加困难，但它允许 在不启动激光的情况下，在较高的激光能级上积累更多的能量 从杆子末端反射出来的光。此外，杆子上有大量狭窄的 它的一张脸上有划痕(毛发稀疏的划痕)，但它不能防止 并且在所获得的功率水平上不会引起光学损伤。
谐振器的长度为45厘米，这使得激光器不会那么小。 就像它可能的那样，但允许通过插入透镜来折磨谐振器， 任何类型的过滤器、试管和针孔。激光的照片如图所示 见图2.3。
图2.4。钕激光器的电源电路。变压器TR1和火花隙SG1的参数类似于图2.1所示。
获取信息的最直接方式，也就是说已经发生了Q切换，就是使用快速光电二极管和示波器。如果反之亦然 与示波器的通带宽度相比，示波器的通带宽值较小 脉冲的预期持续时间，可以记录脉冲的时间形状 并测量它的宽度。如果没有-一个人只能记录存在的事实 宽度小于示波器分辨率的峰值。
例如，对于20 ns脉冲宽度的测量，需要一个装置 具有150 MHz带宽。但如果只需要检测到 出现巨大脉冲时，可以使用带宽只有几个的示波器 兆赫。因为有用的信号是单一的(或以很长的周期重复)，所以需要有存储型示波器。或者是数码的。在过去的一段时间里 第一种情况不仅需要注意带宽，还需要注意 采样率，通常以每秒千兆采样(GSA/s)或 单位：兆样/秒(msa/s)。样本之间的时间间隔(采样率的反向值)也应该至少比您要观察的过程的持续时间短几倍。要测量巨型脉冲的宽度，需要不低于200msa/s。如果你只想检测脉冲，你只需要几msa/s。
能够快速分辨巨脉冲形状的示波器是一种稀有而昂贵的设备。DIYer通常买不起这样的设备。因此，让我们假设这个方法只允许检测 巨脉冲的存在和巨脉冲数的计算 是在一次闪光灯爆裂期间产生的。(与激光不同 在主动调Q的情况下，被动调Q经常会产生 一个脉冲串中有几个脉冲。脉冲数越高，情况越差。 因为每个脉冲都有较低的峰值功率。)。在这种测量过程中， 我几乎不担心饱和-使光电二极管过载并驱动 它深入到了非线性领域。图3.1。演示如何使用光电二极管。
图3.1。显示光电二极管用于测量的采样电路。 R1和C3应尽可能靠近光电二极管。C3 是陶瓷圆盘型或SMD型电容器。R1-是镀金属电阻器。 两者都应该是低ESL类型。C2是陶瓷高频电容器。C1可以 保持电解性。与示波器的连接应由 特性阻抗为50欧姆的同轴电缆。如果没有风险的话 在光电二极管的长功率光曝光的情况下，R2电阻器可以是 缺席。在这种情况下，将电池直接连接到缓冲电容器。
第二种广为人知(但几乎没有在文献中描述)方法 是激光光斑在卤化银感光材料表面的对准。 它可以是照相胶片、照相底片或相纸。光材料应该是 曝光的但没有显影的。它还需要激光波长长于光材料的护照红边。否则就会 将很难区分巨型脉冲和自由运行模式。
该方法是基于高强度激光辐射下的多光子吸收。它会产生与材料曝光时波长比实际短的光线类似的变黑现象。(工业和信息化部电子科学技术情报研究所陈皓)。大多数黑白感光材料对蓝绿色很敏感。 光谱范围广，适用于钕和稀土元素的配准。 红宝石激光斑点。绿色和蓝色激光能有效地使感光乳剂变黑。 即使在连续波浪模式下也是如此。另一方面，TEA CO_2激光器不能提供 即使在功率如此之高的情况下，光材料的表面也会变黑 被明亮的激光等离子体完全覆盖。有些彩色胶片有感光度。 覆盖694纳米的范围。它们在自由运转的红宝石激光下会变黑 斑点。
通常，在曝光和未显影的感光材料上识别巨星斑点并不困难。自由运转的激光辐射 要么根本不会产生黑斑，要么(在高能量密度下) 形成烧焦和/或流动的表面。中等强度调Q激光辐射 能量密度以黑斑的形式打印出来，没有 任何燃烧或融化的痕迹。在高能量密度下， 燃烧肯定会出现，但在有疑问的情况下，它是可以解决的。 通过减少光材料上的能量负载。例如，将 胶片距离激光更远，光斑会更宽，这是因为 自然的分化。图3.2显示了上的黑点示例 一种由调Q钕激光产生的照相胶片。
该方法简单有效。它可以让用户快速了解激光是否发出巨大脉冲。它还允许对输出能量做出粗略的估计。然而，这种方法永远不会让你想到，你的激光每个脉冲都会产生几个脉冲，而不是一个脉冲，正因为这个事实，即使总能量很大，你也不能获得激光火花。此外，数码照片的普及使得获取卤化银光材料变得越来越困难。 它可以达到这一点，当它将成为现实，为其制定指南 在家里做照相底片。
另一种有用的现象是空气击穿和介质击穿。 如果你在你的激光聚焦光束中观察到一个激光火花，那就是 显然，这种Q转换已经发生了。根据[1]的分类 具有波长的激光辐射下大气压下的空气 当功率密度大于W0=300GW/平方厘米时，产生约100万立方米的能量。 如果你不能抵抗高误差，它允许估计你的激光器的输出功率W：
θ是激光的发散度，以弧度为单位，f-是焦距 以厘米为单位的聚焦镜头。
例如，假设光束在1米处发散1毫米。这意味着发散度是1mrad。让我们假设当激光与焦距为1厘米的镜头一起使用时会产生火花。然后：
如果我们假设脉冲宽度为10 ns，输出能量似乎为 最小为235kW*10 ns=2.35兆焦耳。
如果你的激光束聚焦到一块透明的玻璃砖上，然后留在那里 一道以白星形式出现的光学损伤，可以说威力 电平高到足以说明Q-Switchng确实发生了。 然而，对于定量估计，这种方法的使用率较低。因为玻璃的类型和质量不同，损坏的强度也会有很大的不同。一 应该记住，有机玻璃和透明塑料很容易 在它们的体积内被自由运转的激光辐射打破。所以 这些材料不适合这些测试。
图4.1。基于腔内自聚焦的调Q方案。 1-谐振器后镜，2-密封试管，3-工作 液体，带灯和激光棒的4泵浦腔体，5输出耦合器， 6度镜头，7度镜头。
类似的方案早些时候发表在文献[2]中，像往常一样，只给出了方案的想法，并且只对最好的结果做了简要的描述。不出所料，所有故障处理细节都被省略了。只是在那里说，当镜片被放置在与高激光门槛相对应的位置时， 发生了调Q过程。当镜头设置为较低的激光阈值时，没有Q开关效应。这项工作的另一个事实是，在几十个脉冲之后，试管就被摧毁了。也没有任何关于如何选择镜片位置细节，这与高门槛和好的镜片位置相对应 Q开关，也没有任何关于对准困难的信息。工作[3]中实施了另一个类似的方案， 但作者指出，引起Q开关的主要现象是液体中的动态反射全息图，也就是说：SBS镜。这篇文章也不包含关于效果稳定性的信息。 或对齐困难。
他们制作了一套试管，它们的端壁都是镜片。选择这种设计是为了避免光束狭窄处附近的玻璃墙出现光学损伤的风险。真的，在实验期间(超过百分之一 每个试管的脉冲)没有观察到损坏。试管有(D) 放大比例为1：1，即前后镜片焦距相同 长度。焦距紧随其后：
需要特别注意的是，当透镜的一侧被空气包围，另一侧被异丙醇包围时，焦距是从液体一侧测量的。当镜片变干或完全浸入液体中时，镜片的焦距会完全不同。
以异丙醇和汽油为工质。水也是 试用过，但没有任何明显的Q开关。
一些成功工作的Q开关是用固定透镜间距的试管制成的，但它对材料加工的精度要求太高，特别是对短FL透镜。更好的结果 当试管由两个螺纹部分(管)拧紧时得到 一个接一个。这使得调整镜头之间的间距成为可能。 螺纹连接通过添加氟塑料丝带而变得紧密。
用圆珠笔笔身的部件制成的小圆珠笔是坚固耐用的。更大的试管是用下水道/水管和配件制成的。用热胶(胶枪、黑色棒)粘合用于等差分切盘的镜片。
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