脉冲激光原理是通过受激辐射产生高能量、短时间间隔的光脉冲,其核心在于激发介质粒子数反转与Q开关/锁模技术的协同作用,实现高峰值功率与精准控制。
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受激辐射与粒子数反转
激光工作物质(如YAG晶体)在外界能量激发下,原子从基态跃迁至高能级,形成粒子数反转。当光子通过时,触发受激辐射,产生与入射光子同频率、同相位的光,实现光放大。脉冲激光通过间歇性激发,积累大量反转粒子后瞬间释放,形成高强度光脉冲。 -
调Q技术(Q开关)
通过人为控制谐振腔损耗(如电光或声光调制器),初期抑制激光振荡以积累能量,随后快速降低损耗,使储存的能量以纳秒级窄脉冲释放。例如,调Q激光器峰值功率可达兆瓦级,用于激光切割或测距。 -
锁模技术
锁定谐振腔内多纵模的相位,产生飞秒(秒)级超短脉冲序列。这种技术适用于超快光谱研究或精密医疗,如视网膜手术。 -
脉冲特性与优势
短脉宽(皮秒至飞秒)和高能量密度使其在工业加工中减少热扩散,提升精度;科研中可观测分子级瞬态反应。
总结:脉冲激光技术通过精准控制能量释放时序,兼顾高功率与高精度,未来在量子通信、新能源等领域潜力巨大。