激光（Laser）的誕生乃是上個世紀科學技術的巨大飛躍，其發端源自受激輻射的光放大過程。它以其集合了相干性、量子性和非線性的卓越特性而引人注目。具體而言，激光呈現出四個重要的特征，每一個都彰顯其獨特之處：

• 方向性：幾乎可媲美理想的平行光線，激光束的發散角度可降至10-3 毫弧度級別，以維持其出眾的準直特性
• 單色性和相干性：常見的氦氖激光的線寬與波長之比可達到10-11 ~ 10-13 的數量級
• 高亮度：常用的大功率釹玻璃激光的亮度比起日光還要高16 個數量級
• 高峰值功率密度：得益于超短脈沖技術的問世，激光能夠在極短的時間內釋放巨大能量，使得其峰值功率密度達到了前所未有的水平

脈沖激光器作為一種獨特的激光器，其產生并輸出以脈沖形式呈現的激光光束。相較于連續激光器，脈沖激光器能夠在極短的時間內釋放高峰值功率的激光脈沖。這使得脈沖激光器在科學研究、醫學、通信、材料加工等領域中得到廣泛應用。脈沖激光器的獨特特性使其成為了現代技術和創新的驅動力，為眾多行業帶來了前所未有的機遇和突破。

01.脈沖激光器是如何工作的?

脈沖激光器與連續波激光器不同，其具有廣泛的應用，包括材料加工、科學研究、醫療程序和電信。那么，脈沖激光器背后的關鍵原理包括哪些呢？

• 增益介質：與連續波激光器類似，依靠增益介質來放大光能量。
• 泵浦：脈沖激光器需要外部能量源來激發增益介質中的原子或分子到更高的能量狀態。此過程被稱為“泵送”
• 粒子數反轉：泵浦過程在增益介質中產生粒子數反轉，這意味著處于激發態的原子或分子比處于基態的要多
• 光學腔：與連續波激光器類似，脈沖激光器有光學腔，其光學腔由兩反射鏡組成。一面為全反射鏡，而另一面部分透明。這個空腔允許光來回反射，增強光的強度
• Q開關：Q開關是脈沖激光器工作的關鍵，它是一種暫時阻止激光到達高能量條件的技術
• 脈沖形成：一旦Q開關打開，高能量增益介質釋放能量，形成短時間、高強度的激光脈沖
• 短脈沖持續時間：脈沖激光器產生非常短的脈沖，通常在納秒(10-9秒)或皮秒(10-12秒)范圍內。短脈沖持續時間使其適用于材料燒蝕，精密加工和時間分辨光譜等應用

02. 脈沖激光器的分類有哪些?

根據脈沖時間的不同，脈沖激光器可分為納秒脈沖激光器、皮秒脈沖激光器和飛秒脈沖激光器。

• 納秒脈沖激光器：

特性：發射納秒范圍內的超短脈沖(10-9秒)，具有最小的熱影響

用途：材料加工、激光打標、測距

• 皮秒脈沖激光器：

特性：釋放更短的脈沖在皮秒范圍(10-12秒)。熱影響及精度均衡

應用：紋身去除，超快光譜

• 飛秒脈沖激光器：

特性：飛秒范圍內的閃電脈沖(10-15秒)，適合完成最精細的任務

應用：顯微外科、眼科矯正、材料消融

03. 什么是調Q技術?

Q開關（Q-switch）技術是一種在脈沖激光器中用于產生短而強的激光脈沖的技術。它代表“質量轉換”。想象一下，一個水龍頭通常是開著的，讓水不斷流動。相反，要產生水脈沖，你需要暫時關閉水龍頭，然后突然打開它。而Q開關有類似的作用：

• 暫時關閉：Q開關暫時阻止激光從激光腔中逸出，就像關閉水龍頭一樣
• 能量積累：當激光被阻擋時，增益介質(激光的“燃料”)中的能量繼續增加
• 突然釋放：當能量達到較高水平時，“Q開關”迅速打開，使儲存的能量以短而強的激光脈沖的形式爆發出來

Q開關可使激光在如此短的時間間隔內反復開關，產生高能量、短持續時間的激光脈沖，其在激光切割、打標和科學實驗等領域具有廣泛應用，我們可以想象成把一束穩定的光變成強大的激光爆發。

04.調Q開關是如何實現的？

Q開關是一種用于脈沖激光器的光學裝置，它的主要作用是控制激光脈沖的產生。Q開關實現的方式可以分為兩種主要類型：電光學調Q（electro-optic Q-switching）和聲光學調Q（acousto-optic Q-switching）。

電光學調Q

工作原理：電光學Q開關利用電場的影響來調控光的傳播性質。它通常包括一個透明晶體，如鋰鈉硫化鎂晶體，以及電極。當電場被施加到這個晶體上時，它的光學特性會發生改變，使得光可以被阻止或通過。操作方式：在Q開關操作中，電場在晶體中被調制，將光束阻擋住，使其在激發介質內累積能量。一旦能量達到足夠高的水平，電場被移除或切斷，導致光脈沖的快速釋放。

聲光學調Q

工作原理：聲光學Q開關使用聲波的效應來控制光的傳播。它包括一個晶體，通常是鋅硒或硅，以及聲波源。聲波通過晶體傳播時，會改變晶體的折射率，從而影響光的傳播。操作方式：在Q開關操作中，聲波源會發送聲波信號，改變晶體中的折射率，使光束在激發介質中累積能量。當達到所需的能量水平時，聲波源停止發出聲波，導致光脈沖的釋放。

05.脈沖激光器技術的限制

· 能量穩定性：許多脈沖激光器受到能量穩定性的限制。波動或不穩定的能量輸出可能不適用于某些應用，如精確材料加工或醫學手術。·脈沖寬度：一些脈沖激光器的脈沖寬度較長，這可能限制了它們在需要極短脈沖的應用中的使用，例如高精度圖像處理或超快光譜學·光束質量：光束質量是一個關鍵因素，它受到某些脈沖激光器技術限制的影響。高質量的光束對于一些應用非常重要，如激光微加工和激光成像·成本：一些高性能脈沖激光器的成本較高，這可能對研究和商業應用造成經濟壓·可靠性：在一些情況下，脈沖激光器可能在長時間運行或在惡劣環境條件下的可靠性受到限制

為了克服這些挑戰，虹科向您推薦：緊湊型亞納秒高能二極管泵浦固態激光器！

虹科亞納秒高能二極管泵浦固態激光器技術

虹科提供多種緊湊型亞納秒高能二極管泵浦固態激光器，我們專注Q開關、短脈沖（亞納秒、皮秒）激光器，滿足需要高脈沖能量和低重復率的應用，包括LIBS、OLED修復和醫療應用。我們的激光系統設計用于不同波長（1064 nm、532 nm、355 nm、266 nm、1053 nm、1030 nm、1342 nm、671 nm、447 nm、914 nm 等），服務于科學研究、醫療設備制造、精密測量、雷達通信、材料加工、過程控制、在線檢測和其他相關領域的各種應用。

01、二極管泵浦納秒/皮秒被動調Q激光器

MPL2210系列 DPSS 被動調Q皮秒激光器最高可在 100 Hz 重復頻率下提供 7 MW 高峰值功率。短激光腔固定在熱穩定和受控的底板上，可提供極其穩定的輸出參數性能。占用空間小更適合集成到OEM激光器中。脈沖持續時間低至250 ps，高脈沖能量在1064 nm波長處超過2 mJ，1 Hz至100 Hz的可變重復率在眾多應用領域中展現了極大的潛力。

02、二極管泵浦皮秒主動調Q激光器

MPL15100系列堅固耐用的DPSS主動Q開關亞納秒激光器在700 Hz重復率下以不到700 ps的脈沖持續時間提供數kW的峰值功率（>1000 kW）。創新的短激光腔固定在熱穩定和受控的底板上，可提供極其穩定的輸出參數。亞納秒脈沖持續時間最低可調至700 ps，脈沖能量超過0.5 mJ，重復頻率高達1000 Hz且重復頻率可調，涵蓋了從 LIBS、LIF、光譜學等應用。

03、Angis皮秒迷你脈沖激光器

Angis成為市場上第一臺皮秒迷你脈沖激光器，提供高達1 μJ的脈沖能量，脈沖持續時間最低可調至20皮秒，無需半導體調制器和模鎖定。這款超緊湊的激光器支持高達10 kHz的重復頻率，具備880納米泵浦激光器的被動或主動Q開關。Angis的創新設計和系列生產確保卓越的性能和可靠性，為各種應用領域提供了卓越的激光解決方案。

虹科高能二極管泵浦固態激光器的應用

應用1

激光表面清洗

（1）激光表面清洗原理：當激光束照射到物體表面時，它產生的熱能或能夠引發化學反應，能夠將污染物松動、擊碎、蒸發或剝離。這種無接觸、高效率的激光清潔技術被廣泛應用于多個領域，如半導體制造、汽車制造、文物保護等。（2）激光表面清洗技術具有以下優勢：

非接觸性：無需物理接觸，避免引起劃痕或磨損

高精度：集中能量準確照射到目標區域，實現精準清洗

高效率：快速、高效去除污染物，無需拆解機械，減少清洗時間和成本

可控性：激光參數和能量可控，適應不同材料和污染物的清洗需求

環保性：無需化學溶劑或清洗劑，減少污染

適用于高精度、難以清洗的部件，以及對環境友好和節約成本的清洗需求

應用2

激光誘導擊穿光譜（LIBS）

（1） 什么是LIBS？

LIBS是一種分析化學成分的技術，它通過使用高能量激光脈沖照射在樣品上，將其轉化成等離子體，然后測量所產生的光譜，以識別樣品中的元素和其濃度。這項技術被廣泛應用于材料科學、環境監測、礦物勘探等領域，因為它能夠提供快速、無需樣品處理的分析方法，適用于實驗室和實地應用。（2）LIBS具有哪些特點？

無需準備樣品：無需進行復雜的前處理，節省了時間和成本

非接觸性：無需直接接觸樣品表面，避免了污染和破壞

多元素分析：同時檢測多種元素，高靈敏度和快速分析

實時性：具備實時分析的能力，可在幾秒鐘內提供結果

應用3

激光疤痕修復

（1）原理：

• 激光能量吸收：激光光束中的能量被疤痕組織中的色素或水分吸收。這導致了局部溫度升高，促進了疤痕組織的分解和重新排列

疤痕組織去除：高能量激光作用下，疤痕組織中的受損或異常組織開始分解和蒸發。這有助于去除疤痕的外觀，并為新組織生長留出空間

組織再生：激光照射后，皮膚開始自然愈合過程。身體會生成新的膠原蛋白和彈性纖維，幫助修復疤痕區域，使其逐漸恢復到與周圍正常皮膚相似的外觀和質地

色素調節：某些激光疤痕修復方法還可以幫助減輕疤痕區域的色素不均勻，使其與周圍皮膚更加一致

（2） 激光疤痕修復具有哪些優勢？

非侵入性：激光疤痕修復是一種非侵入性的方法，不需要手術或切割，減少了外科手術的風險和恢復時間

精確性：激光技術能夠精確照射到疤痕區域，最大程度地保護周圍正常組織，減少了損傷

無疤痕：治療后，通常不會留下明顯的手術疤痕，因為激光處理有助于恢復皮膚的自然外觀

色素調節：某些激光疤痕修復方法可以幫助減輕疤痕區域的色素不均勻，使其與周圍皮膚更加一致

快速恢復：激光治療通常不需要長時間的恢復期，患者可以很快回到正常活動

適用廣泛：激光疤痕修復適用于多種類型的疤痕，包括燙傷疤痕、手術疤痕、痤瘡疤痕等

定制治療：激光參數可以根據疤痕的類型和嚴重程度進行調整，以實現個性化的治療方案