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Q 스위칭(레이저)

1962
  • R. W. Hellwarth
  • F. J. McClung
비선형 광학 애플리케이션을 위한 최신 실험실의 Q-스위치 레이저 시스템.

(설명을 위한 생성된 이미지입니다)

Q 스위칭은 고강도 단시간 레이저 펄스를 생성하는 기술입니다. 이 기술은 레이저 발진을 일시적으로 차단하여 이득 매질이 인구 반전을 통해 많은 양의 에너지를 저장하도록 합니다. 그런 다음 레이저의 품질 계수(Q-factor)를 빠르게 높은 값으로 전환하여 저장된 에너지를 단일의 강력한 나노초 펄스로 방출합니다.

'Q-스위칭'이라는 용어는 레이저 광학 공진기의 품질 계수(Q-factor)를 조절하는 것을 의미합니다. Q-factor는 공진기의 에너지 저장 능력을 나타내는 척도로, Q-factor가 높을수록 손실이 적고, 낮을수록 손실이 큽니다. Q-스위칭 과정은 두 단계로 이루어집니다. 첫 번째 단계에서는 이득 매질에 에너지를 공급하는 동안 공진기의 Q-factor를 의도적으로 낮게(손실이 높게) 유지합니다. 이는 유도 방출의 축적을 방지하고, 매우 큰 인구 반전이 발생하더라도 레이저 발진이 시작되지 않도록 합니다. 이득 매질은 에너지 저장 커패시터 역할을 합니다.

이득 매질에 최대 에너지가 저장되면 Q-인자가 갑자기 높은 값(낮은 손실)으로 전환됩니다. 이는 공진기 내부에 배치된 Q-스위치 장치를 사용하여 이루어집니다. 손실이 매우 낮아지면 광학적 이득은 레이저 발진 임계값을 훨씬 초과하게 됩니다. 공진기 내부에서 자발적으로 방출된 강렬한 광자장은 빠르게 대규모 유도 방출 연쇄 반응을 일으켜 이득 매질에 저장된 에너지를 거의 즉시 고갈시킵니다. 그 결과, 피크 전력이 매우 높고(메가와트에서 기가와트) 지속 시간이 짧은(일반적으로 나노초 단위) 단일의 거대한 광 펄스가 방출됩니다. 일반적인 Q-스위치 장치에는 회전 거울(원래 방식), 음향광학 변조기, 전기광학 변조기(포켈스 셀) 등이 있습니다.

UNESCO Nomenclature: 2210
광학

유형

기술

분열

상당한

용법

널리 사용됨

전구체

  • 레이저의 발명
  • 레이저 공진기 역학과 Q-인자에 대한 이해
  • 고속 광학 셔터(예: 커 셀) 개발

응용 프로그램

  • laser tattoo removal
  • 산업 자재 가공(절단, 드릴링)
  • 지도 제작 및 거리 측정용 라이다 시스템
  • 다른 레이저(예: 염료 레이저)를 펌핑하는 것
  • 비선형 광학 연구

특허:

NA

잠재적 혁신 아이디어

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관련 용어: Q 스위칭, 펄스 레이저, 거대 펄스, 최대 출력, Q 인자, 레이저 공진기, 인구 반전, 에너지 저장, 음향광학 변조기, 포켈스 셀.

역사적 맥락

Q 스위칭(레이저)

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

(날짜를 알 수 없거나 관련이 없는 경우, 예를 들어 "유체역학"의 경우, 주목할 만한 등장 시기를 대략적으로 추정하여 제공합니다.)

관련 발명, 혁신 및 기술 원칙

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