Akustooptische Q-Switch Elemente

Der Qualitätsfaktor Q eines Laserresonators ist ein Maß für die Fähigkeit des Resonators, Lichtenergie in Form stehender Wellen zu speichern. Der Q-Faktor beschreibt das Verhältnis der Energie innerhalb des Resonators geteilt durch die Energie, die innerhalb eines Umlaufes im Resonator verloren geht. Demnach besitzt ein Resonator mit kleinem Q-Faktor hohe Verluste, d.h. es geht viel Energie pro Umlauf verloren. Entsprechend zeigt ein Resonator mit hohem Qualitätsfaktor nur geringe Energieverluste pro Umlauf.

Das Einbringen einer optischen Komponente in den Resonator, die in der Lage ist, die Verluste zu beeinflussen, geht effektiv mit der Kontrolle des Q-Faktors einher. Eine solche Komponente arbeitet als optischer Shutter oder Schalter innerhalb des Resonators, d.h. in geschlossenem Zustand wird das Licht innerhalb der Cavity absorbiert bzw. gestreut, sodass ein geringer Q-Faktor vorliegt. Wird der Schalter geöffnet, so hat dem Resonator nur noch geringe Verluste also einen hohen Qualitätsfaktor. Solche Schalter bezeichnet man als
Q-Switch.

Ein akustooptischer Q-Switch ist ein spezieller Modulator, der Verluste in dem Resonator mit hoher Wiederholfrequenz – typischerweise 1 bis 100 kHz – einbringt. Da die Energie groß ist, haben die Q-Switche sehr hohe Zerstörschwellen. In der Regel wird das angelegte Hochfrequenzsignal dazu benutzt, einen Teil des Energieflusses aus dem Resonator herauszubeugen. Dadurch werden die Verluste stark erhöht und das Anschwingen des Lasers verhindert. Ist das HF-Signal abgeschaltet sind die Verluste schlagartig minimiert, was einen intensiven Laserpuls erzeugt.