Q-Switch-Treiber

Das Q für Quality Factor (Gütefaktor) einer Lasercavity beschreibt die Möglichkeit der Cavity Licht in Form von stehenden Wellen zu speichern. Der Q-Faktor ist dabei das Verhältnis der Energie, gespeichert in der Cavity geteilt durch den Energieverlust bei jedem Umlauf in der Cavity.

Für Cavity´s mit hohen Verlusten wird pro Umlauf viel Energie abgegeben, was einen geringen Q-Wert zur Folge hat. Ein hoher Q-Wert bedeutet dagegen, dass nur wenig Energie pro Zyklus in der Cavity verloren geht. Bei Einbringen einer Komponente, die die Verluste der Cavity kontrollieren kann, wird somit im Prinzip der Q-Faktor eingestellt. Diese Komponente fungiert dann als optischer Schalter in der Cavity mit der Eigenschaft, dass bei geschlossenem Schalter der Laser keine Energie abgibt. Wird der Schalter geöffnet erfährt die Cavity hohe Verluste und viel Energie wird emittiert. Diese Komponenten werden als Q-Switch bezeichnet. Es gibt diese Q-Switch-Elemente als passive oder aktive Komponenten. Im Bereich Akustooptik werden Q-Switch-Elemente in der Weise realisiert, dass durch eine HF-Leistung die Cavity soweit geblockt wird, so dass keine optische Energie abgegeben werden kann. Wird die HF-Leistung abgeschaltet, werden die Intracavityverluste minimiert und ein intensiver Laserpuls kann erzeugt werden. Typische Pulsfrequenzen liegen dabei im Bereich von einem bis 100 kHz.

Es ist dabei sehr wichtig, den Q-Switch-Betrieb mit der Inversionszeit des verwendeten Lasermediums zu korrelieren. Höchste Energien werden immer dann erreicht, wenn diese Zeiten in der Weise aufeinander angepasst sind, dass jeweils bei vollständiger Besetzung des oberen Laserniveaus der Q-Switch den Laser durchschaltet. Hiermit werden die maximalen Pulse erzeugt.

Nach Durchschalten des Lasers werden die oberen Besetzungsniveaus relativ schnell entvölkert und der Laser muss wieder gesperrt werden. Der Vorgang beginnt dann von vorne. Sind diese Zeiten aufeinander optimiert, können maximale Pulsenergien erreicht werden.

A.A bietet hierzu Q-Switch-Treiber in sehr kompakten Ausführungen bis zu einer HF-Ausgangsleistung von 120 W an. Die Schaltzeiten liegen dabei kleiner als 50 ns und können über 2 Eingänge TTL/analog geregelt werden. Je nach Version sind die Treiber mit Sicherheitskreisen zur Überprüfung der Treiber und Q-Switch-Temperatur bzw. zur Messung des Stehwellenverhältnisses ausgerüstet. Auf diese Weise lassen sich die Systeme bei Fehlfunktion abschalten, was größere Schäden vermeidet.