Q開關(guān)鎖模是被動鎖模激光器的一種操作方式，其中腔內(nèi)脈沖能量經(jīng)歷與動態(tài)不穩(wěn)定性（無阻尼弛豫振蕩）相關(guān)的大振蕩。在產(chǎn)生下一組脈沖之前，脈沖能量甚至可能對于多個后續(xù)脈沖變得非常小。

在Q開關(guān)鎖模（紅色）條件下，被動Q開關(guān)激光器中光功率的演變，其中產(chǎn)生超短脈沖束，以及具有恒定脈沖能量的常規(guī)鎖模（藍(lán)色）。

該激光動力學(xué)可以使用相對簡單的調(diào)查動態(tài)模型。使用某些近似值，可以推導(dǎo)出高于某個Q 開關(guān)鎖模閾值的穩(wěn)定鎖模標(biāo)準(zhǔn)（即沒有 Q 開關(guān)鎖模或Q開關(guān)不穩(wěn)定性）：E²_p>E_sat,gE_sat,aΔR，其中E_p是腔內(nèi)脈沖能量，E_sat,g是增益介質(zhì)的飽和能量，E_sat,a是可飽和吸收體的飽和能量，ΔR是吸收體的調(diào)制深度。

Q開關(guān)不穩(wěn)定性的起源是可飽和吸收器通常以較低的諧振器損耗“獎勵”較高的脈沖能量，從而減少弛豫振蕩的阻尼。這是否會導(dǎo)致 QML取決于其他因素；根據(jù)各種參數(shù)，增益飽和可能足以穩(wěn)定脈沖能量。

Q開關(guān)鎖模機(jī)制在某些情況下相當(dāng)穩(wěn)定（即產(chǎn)生具有可重復(fù)特性的脈沖串），而在其他情況下則非常不穩(wěn)定（表現(xiàn)出參數(shù)的強(qiáng)烈波動，例如最大脈沖能量、脈沖持續(xù)時間和光學(xué)相位）。特別是在后一種情況下，經(jīng)常使用術(shù)語Q開關(guān)不穩(wěn)定性。通常，在束之間的脈沖不會變得太弱的情況下，穩(wěn)定性是好的。否則，每一束中的脈沖基本上是由噪聲（特別是自發(fā)輻射）產(chǎn)生的)，且脈沖參數(shù)無法達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。這意味著，尤其是在Q開關(guān)鎖模導(dǎo)致最大脈沖能量較大的情況下，操作通常會產(chǎn)生噪聲。因此，Q開關(guān)鎖模在應(yīng)用中并未廣泛使用，但通常被認(rèn)為是一種不需要的現(xiàn)象?？梢詨褐?/p>

• 通過選擇具有高激光截面的增益介質(zhì)

• 通過使用具有小模式區(qū)域的諧振器設(shè)計

• 通過使用低損耗和高腔內(nèi)功率的長諧振器

• 通過在諧振器中插入功率限制元件

• 通過可飽和吸收器的優(yōu)化（例如，利用飽和曲線的翻轉(zhuǎn)，這可能是由雙光子吸收引起的）

• 使用電子反饋技術(shù)

對于在極端參數(shù)區(qū)域（例如非常高的輸出功率或非常高的脈沖重復(fù)率）中運行的激光器，Q開關(guān)不穩(wěn)定性的抑制可能需要折衷，例如接受更長的脈沖持續(xù)時間、較低的激光效率或高熱負(fù)載對飽和吸收體。

請注意，與普遍看法相反，QML閾值通常不取決于上能態(tài)壽命，而僅取決于激光橫截面（通過飽和能量）：例如，淬火效應(yīng)可以減少上能態(tài)壽命而不影響QML閾值。