目前日期文章:200812 (2)

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譯自
http://www2.biglobe.ne.jp/~oni_page/other/etc/pr03.html
http://mixi.jp/view_community.pl?id=1772737

(版本2 2008/10/12更新)



譯註
SE是日本軟體公司裡程式設計師的頭子。自己不太寫程式,

主要工作是跟客戶確認規格。
程式設計師多半自己不面對客戶。
跟PM又不一樣。(有什麼比較貼切的職稱翻譯嗎?)

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Q-switch (Q switch,Q-switching)

Q-switching,以具有「大能量的脈衝」聞名,是一項能產生脈衝式雷射的科技。這項科技能讓雷射釋出相當高(Giga Watt)能量峰值的脈衝光。以 Q-switch 觸發的雷射,具有遠比以 CW(連續波)觸發的方式還要高的能量。相較於另一項脈衝雷射的新科技(mode locking)比較,Q-switch 型的雷射為頻率較低、單脈衝能量較高的特性,脈衝長度也較長。這兩項科技,有時候會同時被應用在某些用途上。

 

Q-switching 技術於 1958 年,由 Gordon Gould 首度提出,並由 R.W. Hellwarth F.J. McClung 1961 年(或 1962 年)建立,並在 Ruby 雷射中,以electrically switched Kerr cell shutters (電子式切換 Kerr cell 快門?)證實。

 

Q-switching的原理:

Q-switching 的效果可由放入可變衰減器到雷射共振腔中達成。當衰減器被啟用時,由增益材料(可被激發並釋出光線的材料)被激發出來的光線並不會被反射回去(故雷射此時尚無法開始擊發)。在共振腔中放入衰減器,等同於降低 Q-factorquality factor of the optical resonator)數值的效果。當 Q-factor 值越高時,代表光線在共振腔中每次來回共振的損失越低,反之則是損失增加。而用於這個用途的「可變衰減器」,正是我們常聽到的「Q-switch」。

 

首先,供激發的雷射材料被激發出光線,而在其後的 Q-switch 則使傳遞過來的光線無法反射回雷射材料(這種情況,等效於製造一個 Q-factor 較低的共振腔)。雖然這樣會促成群數反轉效應,但由於光線仍然留在 Q-switch 裡,尚未反射回雷射材料,故雷射尚未開始擊發。由於雷射的擊發頻率取決於進入雷射材料的光線量,當雷射材料被氙燈(即 Q-switch Laser 中常見的 Lamp)pumping 時,儲存在增益材料中的能量不斷上升。由於自發性發射光線或其他程序的損失,在一段時間之後,儲存在增益材料中的能量會達到某個臨界高點(我們說這項材料已經飽和了),此時,Q-switch 元件會很快地由低 Q-factor 轉變為高 Q-factor,使得光線得以射回雷射材料,雷射此時已啟動並開始擊發。由於儲存在增益材料中的能量相當高的緣故,光線的能量在共振腔中能極快地提昇(這也使儲存在增益材料中的能量急速耗盡)。整體上,我們在外部看到的結果是一束能量密度相當高的雷射光束被擊發出雷射腔。

 

Q-switching主要有兩種類型:

主動式Q-switching

在這裡,Q-switch 是一個由外部控制、Q-factor 可變的衰減器。我們能利用機械性裝置(如在共振腔中擺放shutterchopper wheelspinning mirror),或是利用某種調節器(如聲光或光電元件)達成效果-如 Pockels cell Kerr cell。能量損失率的降低(或是 Q-factor 的升高)由外部事件觸發;一般而言,是以電子訊號觸發。也因此,雷射脈波的擊發頻率可以由此控制。

 

一般來說,這種調節器具有快速地由低的 Q-factor 轉換為高 Q-factor 的功能,並提供良好的控制。額外的優點是:被拒絕的光線也許會因為被耦合而釋出共振腔,這項優點可以被應用在其他用途。當 Q-switch 處於低 Q-factor 的狀態時,一個由外部產生的光束能夠被耦合併穿透調節器、進入共振腔。這可以拿來在共振腔中「播種」。只要我們由外部打入具有我們要求性質的光束(如反轉模態或某種波長),當 Q-factor 被急速提昇時,由雷射釋出的 Q-switched 脈衝光,將繼承我們播入種子的特性。

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