Q開關(guān)激光器是一種應(yīng)用了主動(dòng)調(diào)Q技術(shù)或被動(dòng)調(diào)Q技術(shù)的激光器，這樣它就能發(fā)射出高能的光脈沖。這種激光器的典型應(yīng)用是激光材料加工（如切割、鉆孔、激光打標(biāo)）、泵送非線性頻率轉(zhuǎn)換裝置、測(cè)距和遙感。
Q 開關(guān)激光器可以連續(xù)泵浦或脈沖泵浦，例如 來(lái)自閃光燈（特別是對(duì)于低脈沖重復(fù)率）。對(duì)于連續(xù)泵浦，激光增益介質(zhì)應(yīng)具有較長(zhǎng)的上能級(jí)壽命，以達(dá)到足夠高的存儲(chǔ)能量，而不是像熒光那樣損失能量。在任何情況下，飽和能量都不應(yīng)太低，因?yàn)檫@可能導(dǎo)致增益過(guò)大（由于增益效率高），從而更難以抑制過(guò)早出現(xiàn)的激光。另一方面，太高的飽和能量會(huì)使有效的能量提取變得困難。
Q開關(guān)激光器的類型
最常見的類型是主動(dòng)調(diào)Q固態(tài)體激光器，固體增益介質(zhì)非常適合在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)儲(chǔ)存激發(fā)能量，體激光器允許大模式面積（因此具有更高的脈沖能量和峰值功率）和更短的激光諧振腔（與光纖激光器相比）。諧振器包含一個(gè)有源Q開關(guān)–一個(gè)光學(xué)調(diào)制器，在大多數(shù)情況下是一個(gè)聲光Q開關(guān)。
對(duì)于1μm光譜區(qū)的發(fā)射波長(zhǎng)，最常見的脈沖激光器基于摻釹激光晶體，如Nd:YAG、Nd:YVO4或Nd:YLF，同時(shí)也可以使用摻鐿激光增益介質(zhì)。小型主動(dòng)調(diào)Q固態(tài)激光器可以在10ns脈沖中以1kHz重復(fù)率和100μJ脈沖能量發(fā)射100mW的平均功率，然后峰值功率約為9 kW。在低脈沖重復(fù)率（低于逆上態(tài)壽命）下，可獲得最高脈沖能量和最短脈沖持續(xù)時(shí)間，但平均輸出功率有所降低。具有10W 泵浦源（例如二極管棒）稍大一些的Nd:YAG激光器可以達(dá)到幾毫焦耳的脈沖能量。Nd:YVO4特別適用于短脈沖持續(xù)時(shí)間和高脈沖重復(fù)率，或用于低泵浦功率的操作。
具有較長(zhǎng)發(fā)射波長(zhǎng)的Q開關(guān)激光器通常基于摻鉺的激光增益介質(zhì)，如1.65或2.94微米的Er:YAG，或約為2微米的摻銩晶體。
從放大器系統(tǒng)（MOPA）中可以明顯獲得更大的脈沖能量，對(duì)于高平均功率和中等脈沖能量，可以使用光纖MOPA，也稱為MOFA。
特別是對(duì)于低脈沖重復(fù)率，燈泵浦可能是經(jīng)濟(jì)性較高的一個(gè)選擇，因?yàn)閷?duì)于給定的峰值功率，放電燈比激光二極管便宜得多。 然而，對(duì)于更高的功率，二極管泵浦變得更具價(jià)值，這是因?yàn)榇蟠蠼档土思す饩w中的熱效應(yīng)。
被動(dòng)調(diào)Q激光器包含一個(gè)可飽和吸收體（被動(dòng)調(diào)Q開關(guān)），而不是調(diào)制器。于連續(xù)泵浦，可以獲得規(guī)則的脈沖序列，其中脈沖重復(fù)率隨著泵浦功率的增加而增加。脈沖的時(shí)間通常不能用外部手段精確控制。1μm激光器最常使用的可飽和吸收器是Cr:YAG晶體。
被動(dòng)調(diào)Q微芯片激光器具有特別緊湊的結(jié)構(gòu)，這種激光器通常發(fā)射能量在納焦到幾微焦之間、平均輸出功率為幾十毫瓦、重復(fù)頻率在幾千赫茲和幾兆赫之間的脈沖。
通常，被動(dòng)調(diào) Q 激光器的平均輸出功率比主動(dòng)調(diào) Q 激光器更受限制，因?yàn)榭娠柡臀掌鲿?huì)耗散一些能量。請(qǐng)注意，可飽和吸收器通常具有一些非飽和損耗，這通常會(huì)增加耗散能量，理論上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)不可避免的水平。
光纖激光器也可以進(jìn)行主動(dòng)或被動(dòng)調(diào)Q。然而，全光纖設(shè)備在性能方面相當(dāng)有限，而包含線性光元件（聲光 Q 開關(guān)）的Q開關(guān)光纖激光器不如線性激光器穩(wěn)健且功能強(qiáng)大。相對(duì)較小的模式面積引入了光纖非線性和激光誘導(dǎo)損壞的問(wèn)題，這限制了脈沖能量，尤其是可實(shí)現(xiàn)的峰值功率。注意：光纖激光器中通常非常高的激光增益對(duì)激光動(dòng)力學(xué)有重要影響； 特別是，它可以導(dǎo)致形成復(fù)雜的時(shí)間子結(jié)構(gòu)。
另一方面，高功率光纖放大器適用于放大平均功率較高但脈沖能量適中的脈沖串。在這樣的放大器中，一定程度的非線性脈沖失真對(duì)于應(yīng)用來(lái)說(shuō)通常是可以接受的。
Q開關(guān)激光器的應(yīng)用
調(diào)Q激光器有著廣泛的應(yīng)用。一些例子：
- 激光材料加工，例如激光切割、激光鉆孔、激光標(biāo)記、激光圖案制作；
- 激光測(cè)距儀；
- 三維成像激光雷達(dá)；
- 激光誘導(dǎo)擊穿光譜；
- 醫(yī)療應(yīng)用，如皮膚科和紋身去除；
- 用于非線性頻率轉(zhuǎn)換的泵浦裝置，例如脈沖光學(xué)參量振蕩器；
- 熒光光譜；
激光安全
請(qǐng)注意，即使是平均輸出功率較低的激光器，其高脈沖能量和峰值功率也會(huì)引起嚴(yán)重的激光安全問(wèn)題。在許多情況下，激光直射入眼睛可能導(dǎo)致失明，甚至對(duì)于在“人眼安全”光譜區(qū)域工作的調(diào)Q激光器也是如此，應(yīng)該做好相應(yīng)的防護(hù)措施。