調(diào)Q技術(shù)

調(diào)Q技術(shù)是將激光能量壓縮到寬度極窄的脈沖中，從而使激光光源的峰值功率提高幾個(gè)數(shù)量級(jí)的一種技術(shù)（脈沖寬度指的就是時(shí)間，通常我們所說(shuō)的飛秒激光就是脈沖寬度為飛秒量級(jí)的激光）。

激光產(chǎn)生的條件：需要形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。那么當(dāng)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)超過(guò)一定值后，就會(huì)形成振蕩，產(chǎn)生激光。當(dāng)激光發(fā)射以后，上能級(jí)粒子數(shù)就消耗掉了，所以振蕩就停止了，直到下一次粒子數(shù)累積后再反轉(zhuǎn)。這也就是為什么普通激光器峰值功率不能提高的原因（一般只有千瓦數(shù)量級(jí)）。

改變激光器損耗的方法很多，比如轉(zhuǎn)鏡調(diào)Q、電光調(diào)Q、聲光調(diào)Q、飽和吸收調(diào)Q等。再以電光調(diào)Q為例，在激光器里面新添加的器件是偏振片和電光晶體，然后通過(guò)周期控制電光晶體，使得其偏振方向與前面偏振片方向周期性轉(zhuǎn)變：平行或者垂直。偏振原理：當(dāng)偏振片平行時(shí)，光全部通過(guò)；偏振片正交（即垂直）時(shí)，光全部攔截。當(dāng)光全部攔截時(shí)就表示激光器的損耗非常非常大。調(diào)Q技術(shù)一般可以提高2個(gè)數(shù)量級(jí)的峰值功率，達(dá)到10^6W （MW）量級(jí)（^表示冪次方），脈寬為納秒量級(jí)左右。

鎖模技術(shù)

實(shí)現(xiàn)鎖模的方法有很多種，但一般可以分成兩大類：即主動(dòng)鎖模和被動(dòng)鎖模。主動(dòng)鎖模指的是通過(guò)由外部向激光器提供調(diào)制信號(hào)的途徑來(lái)周期性地改變激光器的增益或損耗從而達(dá)到鎖模目的；而被動(dòng)鎖模則是利用材料的非線性吸收或非線性相變的特性來(lái)產(chǎn)生激光超短脈沖。

鎖模，也叫鎖相，顧名思義，就是鎖定激光器的模式，或者鎖定激光的相位?；仡櫹赂缮娴脑恚寒?dāng)電磁波（光）滿足一定的條件：相位差（光程差）恒定，振動(dòng)方向一致，就會(huì)產(chǎn)生干涉。如圖2（b）所示，當(dāng)鎖定不同激光縱模（即頻率）之間的相位差后，就會(huì)將大部分能量集中到干涉增強(qiáng)處；圖2（b）為普通未鎖定相位的光強(qiáng)時(shí)域分布。通過(guò)這種方法，可以將脈沖寬度壓縮到皮秒量級(jí)，甚至到亞飛秒量級(jí)，功率達(dá)到10^9W（GW）量級(jí)。

啁啾脈沖放大技術(shù)

啁啾脈沖放大技術(shù)不僅將峰值功率提升了近10個(gè)數(shù)量級(jí)，而且體積小、成本低，也避免了上述的問(wèn)題，甚至成為類似于神光系列大裝置激光系統(tǒng)的基本手段。

啁啾脈沖放大技術(shù)原理如圖3所示，結(jié)構(gòu)上分為四部分：振蕩器、展寬器、放大器、壓縮器。原理就是先展寬、然后放大、再壓縮成高功率短脈沖的激光。這個(gè)好處就在于，極大地避免了在帶有增益介質(zhì)的放大器中產(chǎn)生高峰值功率的激光，從而避免元件損傷等。

光學(xué)參量啁啾脈沖放大技術(shù)

光學(xué)參量放大（OPA）是指一束高頻率的光（泵浦光）和一束低頻率的光（信號(hào)光）同時(shí)進(jìn)入非線性介質(zhì)中，輸出中的信號(hào)光由于差頻效應(yīng)而得到放大，當(dāng)然于此同時(shí)會(huì)產(chǎn)生兩者光頻差的第三種相干光，稱之為閑頻光（必須符合能量守恒定律）。

由于該技術(shù)采用非線性晶體（例如KDP、BBO等），而不是利用增益介質(zhì)的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，所以沒(méi)有熱效應(yīng)，沒(méi)有ASE效應(yīng)等，具有非常高的信噪比。