声光Q开关使用说明

一、产品名称：声光Q开关

二、产品标识

HR 27———XX———X X

制造单位标记                                         声波模式

工作频率（MHz）                                   有效光孔径（mm）

                                                驱动功率（W）  

HR27系列产品包括两大类：

    一类声波模式为C，称为压缩声波（Compressional acoustic wave）,泛称为纵向声波（Longitudinal acoustic wave），缩写为L（C与L模式的物理意义相同，仅欧美等国家表示不同而已）。该类期间的主要特点是较小的驱动功率能获得较高的衍射损耗，但与入射光的偏振态有关，因而最适用于单模激光的调Q。www.fzlaser.com

    另一类声波模式为S，称为切变声波（Shear acoustic wave）。该类器件的主要优点是光衍射损耗与入射光的偏振态无关。因而最适用于多模、非偏振态的激光调Q。

    两类声光Q开关的工作频率均为27.12MHz，有效通光孔径2mm—8mm，驱动功率从25W直到100W，均可为用户量身定制。

    驱动电源的功率依赖于有效光孔径和换能器的声学模式，列出下表仅供选择参考：

三、主要技术参数

案例：HR27—50—5S声光Q开关性能参数：

光学性能：      光学介质            熔石英

                通光长度            46mm

                光学波长            1064nm

                增透膜层            多层介质硬膜

                光学透过率          ＞99.8%

                光损伤阈值          ＞500MW/cm²

                光学偏振            任意

                插入损耗            ≤5%

                衍射效率            ＞40%

                有效光孔径          5mm

电声性能：      工作频率            27.12MHz

                声学模式            切变波

                电压驻波比          ＜1.2：1（输入阻抗50Ω）   

             驱动功率额定值      50W

                最大承载驱动功率    ＜75W

                脉冲上升/下降时间   173ns/mm

                脉冲重复率          1Hz—50KHz

热性能：        散热方式            水冷却

                水的质量            去离子水

                水的流量            ＞300ml/分钟

                水温范围            （22—30）℃

                最高水温            32℃

                过热保护            （45±3）℃

四、工作原理

声光Q开关主要由压电换能器、声光介质和吸声材料所组成。压电换能器由驱动电源输入射频电功率，因其压电效应具有电声转换功能产生超声功率。超声功率耦合传输到声光介质中，因该介质的弹光效应而形变，发生折射率周期变化，形成疏密相间的声光栅。激光束通过该光栅时，因传播方向被改变而发生衍射，这就是人们熟悉的声光互作用原理。光的衍射，最著名的有喇曼—奈斯（Raman—Nath）型衍射和布拉格（Bragg）型衍射。当激光束以布拉格角θB=aresinλ0fs/2nVs入射时，衍射效率（也称调制损耗）η的表达式为：

η=Id/Iλ=sin²Φ=sin²π （LPa）M2/2Hλ0²

式中：λ0为真空光波长；fs为超声频率（一般也称做工作频率）；Vs为介质中的声速；n为介质折射率；Id为衍射光强；Iλ为入射光强；Φ为相位因子；L为声光互作用长度；H为声光互作用宽度（实质上就是有效光孔径的直径）；Pa为超声功率（与电功率成正比关系）；M2=（n²）³p²/ρVs³为声光品质因素（也称声光优值）。其中，P为弹光系数；ρ为介质密度。

   声光Q开关就是利用声光互作用而实现激光腔内损耗的“Q”突变元件。当介质中存在超声场时，入射光部分被衍射，越大对激光的关断效果越好，输出的光脉冲能量越大。此时，由于光腔的损耗大于增益，激光的振荡不能形成即在光泵浦激励下，其上能级反转粒子数不断积累并达到饱和，称之为能量积蓄期。突然撤除超声场后，衍射光瞬间消失，腔内Q值猛增，激光振荡迅速恢复而输出巨脉冲光能量。

    声光Q开关在连续波激光调Q技术中已经得到广泛应用，最突出的优点是调整方便，重复频率高，插入损耗小，工作极为稳定。

五、使用方法

1、 器件安装及连接

声光Q开关整体装入到外型尺寸约为62×52×38壳体内。外壳底板有5个不同位置安装孔，它与调整平台用M3螺丝固定。正面有两个插座，大的一个用于驱动电源的射频功率输入连接，配制的高频电缆传输线一端接于该插座，另一端接于驱动电源功率输出端；小的一个插座用于器件的温度过热保护，它通过外部控制的途径，用RVSP双芯屏蔽线一端装有同类配套产品的插头连接，另一端的外包层线接电源控制头标注1，内芯线（红色或黑色）则接标注2（极性不能接错，否则控制失效）。控制线的长度分别为2m和3m，也可以根据用户要求配制。壳体的后面装有一对（2个）或两对（4个）冷却水连接头，单对连接头一个为水的输入端，另一个为水的输出端，无极性要求，随意连接均可。双对水管的连接，参见“声光Q开关外壳尺寸”图www.fzlaser.com

图：声光Q开关外壳尺寸（图中所有尺寸为毫米单位）

2、 开通水电

上述连接完成并检查连接无误后，先开通制冷水路，然后再启动驱动电源。

4、 角度调整

为了获得最佳的衍射效率，要求激光束入射到声光介质端面有一个满足布拉格条件的角度。www.fzlaser.com这个角度虽然在设计和加工时已经进行考虑，但由于材料参数和加工的差异，难免在安装时要进行相应的角度微调。操作时，只需将准直红光入射到声光介质近似的中心位置，并观察反射光与入射光近似重合后输入射频功率向左或向右微调器件，直到激光无功率输出即完成有效关断，固定外壳于调节台即可。加入脉冲信号，激光输出峰值功率即实现调Q。

5、 过热保护

连续工作期间，若温升超过设定温度范围时，温控开关约1分钟左右会自动切断驱动电源的功率输出，达到有效保护设备安全的目的。此时，应主动关断电源，查明原因，方能重新启动工作。

6、 关机顺序

工作结束停机时，应先关断驱动电源，后关断水，秩序不能够搞错。

六、 警告事项

1、使用环境应无大气污染，通光面应戴防尘罩。产品使用一段时间后应用无水乙醇或丙酮稀湿棉花或光学镜头纸轻微擦拭光学面，不允许任何污染物沉积。否则，光学膜将被激光“火化”而烧坏。

2、外壳内的所有元件及装配不允许拆卸和更改，以免改变电声性能。壳外有“NO SHIFT”处警示孔内的固定件不能移动，任何松动都将引起冷却水的泄露，造成电路短路而烧坏产品。

3、产品的散热方式为水冷却，任何不通水或水温控制超过允许值，将直接导致产品寿命的缩短或瞬间损坏，冷却水最好使用去离子水，以防水路管壁吸附水中含有的金属离子而造成堵塞。本产品外壳开创性地采用了前无先例的一种新型合金材料，虽因材料的密度大而略显沉重，但对防止水路阻塞的效果经验证优于其他材料，对水质要求相对较低，故敬告用户不应以轻重论美丑！使用较长时间后即使发生了阻塞，客户在制造商的指导下也能对水路进行疏通，不影响继续使用。

4、在特定规格下，驱动电源的输出功率不能超过最大额度值。调整布拉格角可获得最佳的衍射损耗，随意增加电功率将损坏产品。

5、设备运输前，应撤除连接在产品的冷却水管，避免在低温状态下可能形成的水凝结而损坏产品。

七、质量保证

1、冷却水突然发生中断或出现水路堵塞时，温度开关能短期保护产品过热而终止工作；

2、产品实行包修、包换、包退，三包期为半年（光学膜污染损坏除外）；

3、产品除光学膜因污染损坏外，具有可维修性，提供终身有偿服务；

4、HR27系列产品，在关断光功率、膜层抗光损伤阈值、一致性和可靠性等不低于国外同类先进水平，正确使用和维护能够长期稳定工作。详情咨询：15902776267