Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
家 » Qスイッチング(レーザー)

Qスイッチング(レーザー)

1962
  • R. W. Hellwarth
  • F. J. McClung
Q-switched laser system in a modern laboratory for non-linear optics applications.

(画像はイメージです)

Qスイッチングは、高強度で短パルスのレーザー光を生成する技術です。この技術は、レーザー発振を一時的に停止させることで、利得媒体に反転分布による大量のエネルギーを蓄積させることによって機能します。その後、レーザーの品質係数(Q値)を急速に高い値に切り替えることで、蓄積されたエネルギーを強力なナノ秒パルスとして放出します。

The term ‘Q-switching’ refers to the modulation of the quality factor (Q-factor) of the laser’s optical resonator. The Q-factor is a measure of the energy storage capability of the resonator; a high Q-factor means low loss, while a low Q-factor means high loss. The Q-switching process involves two stages. First, the Q-factor of the cavity is deliberately kept low (high loss) while the gain medium is being pumped. This prevents the buildup of stimulated emission and stops lasing from starting, even though a very large population inversion is being created. The gain medium acts as an energy storage capacitor.

利得媒体に最大エネルギーが蓄積されると、Q値は突然高値(低損失)に切り替わります。これは、共振器内に配置されたQスイッチデバイスによって行われます。損失が非常に低くなると、光利得はレーザー発振閾値をはるかに超えます。共振器内の自発放出光子の強烈な場が、誘導放出の大規模なカスケードを急速に引き起こし、利得媒体に蓄積されたエネルギーをほぼ瞬時に消費します。その結果、非常に高いピークパワー(メガワットからギガワット)と短い持続時間(通常はナノ秒オーダー)を持つ、単一の巨大な光パルスが放出されます。一般的なQスイッチデバイスには、回転ミラー(従来の方法)、音響光学変調器、電気光学変調器(ポッケルスセル)などがあります。

UNESCO Nomenclature: 2210
光学

タイプ

技術

混乱

実質的な

使用法

広く普及している

前駆物質

  • レーザーの発明
  • レーザー共振器のダイナミクスとQ値の理解
  • 高速光シャッター(例:カーセル)の開発

アプリケーション

  • レーザ 入れ墨 除去
  • 工業材料加工(切断、穴あけ)
  • マッピングおよび距離測定用のライダーシステム
  • 他のレーザー(例えば、色素レーザー)の励起
  • 非線形光学研究

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

  • miniaturized q-switched lasers for handheld lidar devices
  • passively q-switched microchip lasers for portable 分光法
  • high-repetition-rate q-switched lasers for rapid material processing
  • dual-cavity q-switched lasers for generating tunable terahertz radiation
  • graphene-based passive q-switches for fiber lasers
  • q-switched lasers for space debris removal
  • non-invasive glaucoma treatment using selective laser trabeculoplasty
  • underwater communication systems using blue-green q-switched lasers
  • laser-induced breakdown spectroscopy (libs) for remote chemical analysis
  • compact laser ignition systems for internal combustion engines
関連キーワード:Qスイッチング、パルスレーザー、巨大パルス、ピークパワー、Q値、レーザー共振器、反転分布、エネルギー貯蔵、音響光学変調器、ポッケルスセル。

歴史的背景

Qスイッチング(レーザー)

1960
1960
1961
1962
1963
1965
1970
1960
1960
1960-05-16
1962
1963
1964
1968
1970

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

10年目 周年

フルサイズの画像とダウンロードは、登録会員のみが100%無料で利用できます。