Q開關

與同樣用來產生脈衝的鎖模方式相比，Q開關方式的重複率，脈衝能量，脈衝持續時間更長。 有時，這兩種技術也會同時使用。通過改變激光共振腔Q值，提高激光器輸出功率和壓縮激光脈衝寬度的技術。

Q開關由Gordon Gould於1958年發明，隨後R.W. Hellwarth and F.J 在1961至1962年也獨立發明了應用於紅寶石激光器的電驅動Q開關。 ^[1] 

Q開關元件主要由石英晶體，壓電換能器，阻抗匹配元件，射頻插頭和殼體組成。

Q開關是激光光學系統中一個重要光學元件，它通過阻斷和不阻斷光的反射通道來抑制和產生激光脈衝。不給壓電換能器施加射頻信號時，石英晶體保持其原有的常規折射率，由激光棒發射出來的平行光透過石英晶體，經後反光鏡發射再穿過石英晶體，返回激光棒。

一旦給壓電換能器施加射頻信號，壓電換能器立即在石英體內。壓迫石英晶體使它的折射率發生變化，透過石英晶體的光線發生折射而偏離後反光鏡，使得沒有光線返回激光棒。由於激光光線返回激光棒是激發激光的必要條件，所以產生激光的進程停止，因此給壓電換能器施加和撤除射頻信號，是關掉和釋放激光的重要控制手段。 ^[2] 

市場上有2種Q開關，一種是風冷Q開關，一種是水冷Q開關。Q開關有27M，40M，80M等規格。激光打標機常用Q開關都是27M的。在目國內市場一般都是採用27M的水冷Q開關。

被動Q開關是由激光器本身完成Q值的變化的。主動Q開關是由外部機械或電子信號使Q值的變化的。他們的共同原理都是有意降低初始所激發出來的光子的能量，即Q值，常用的Q開關有：

1、可飽和吸收體Q開關：這是屬於被動Q開關。在共振腔內放可飽和吸收染料盒、色心晶體等。它們對腔內的激光透過率是光強的函數，在開始時，共振腔內的受 激輻射強度低，它們對光輻射的吸收率大，即共振腔的Q值很低；當工作物質被充分泵浦而達到激光振盪閾值時，它們發生飽和吸收，透過率上升到近100%，共 振腔的Q值也隨即突然升高到很高的數值。

2、電光晶體Q開關：這是主動Q開關。在共振腔內放電光元件和偏振分析器。當給電光元件加上外電場時會使通過的激光的偏振面發生旋轉，由此可控制光束通過分析器的透過率。共振腔的Q值與分析器的透過率有關。現在最常見的電光元件是克爾盒和普克爾盒。

3、轉鏡式Q開關：這是主動Q開關。用馬達帶動共振腔的一塊三稜鏡高速旋轉，當旋轉的鏡子轉到與共振腔另一面反射鏡精確平行的位置時，腔的Q值最高，其它位 置都比較低，反射鏡的轉動必須與閃光燈的觸發同步，使兩塊反射鏡達到平行時，工作物質已得到充分的泵浦。這種Q開關的主要優點是重複性好，主要缺點是容易產生雜波。 ^[2]