定义
具有强烈脉冲能量波动的锁模激光器的操作机制。
调Q锁模是被动锁模激光器的一种操作机制，其中腔内脉冲能量经历大振荡，与与无阻尼松弛振荡相关的动态不稳定性（称为Q开关不稳定）有关。在产生下一束（突发）光脉冲之前，对于许多后续脉冲，脉冲能量甚至可能变得非常小。
图1：在Q开关模式锁定（红色）和具有恒定脉冲能量的常规模式锁定（蓝色）条件下，被动调Q激光器中的光功率演变。
激光动力学可以使用相对简单的动力学模型进行研究。通过某些近似值，可以推导出高于某个调Q锁模阈值[3]的稳定模式锁定标准（即没有Q开关模式锁定或Q开关不稳定）：
Ep是腔内脉冲能量，Esat,g 是增益介质的饱和能量，Esat,a 是可饱和吸收器的饱和能量，ΔR是吸收器的调制深度。
Q开关不稳定的起源是，可饱和吸收器通常以较低的谐振器损耗“奖励”较高的脉冲能量，从而减少松弛振荡的阻尼。这是否会导致QML取决于其他因素;根据各种参数，增益饱和可能足以稳定脉冲能量。
在某些情况下，调Q锁模的机制相当稳定（即，导致具有可重现特性的脉冲束），在其他情况下非常不稳定（表现出最大脉冲能量，脉冲持续时间和光相位等参数的强烈波动）。特别是在后一种情况下，经常使用术语Q开关不稳定性。
通常，在脉冲在束之间不会变得太弱的情况下，稳定性很高。否则，每束中的脉冲基本上是由噪声（特别是自发发射）产生的，脉冲参数无法达到稳态。这意味着，特别是在调Q锁模导致最大脉冲能量较大的情况下，工作通常是噪声的。因此，调Q锁模在应用中应用并不广泛，但通常被认为是一种不需要的现象。
可以通过多种方式抑制不稳定性：
- 通过选择具有高激光横截面的增益介质（增加增益饱和的稳定效果)
- 通过使用具有小模式区域的谐振器设计
- 通过使用低损耗和高腔内功率的长谐振器
- 通过在谐振器中插入功率限制元件
- 通过优化可饱和吸收体（例如，利用饱和曲线的翻转，这可能是由双光子吸收引起的)
- 使用电子反馈技术
对于在极端参数区域（例如非常高的输出功率和/或非常高的脉冲重复率）工作的激光器，抑制Q开关不稳定性可能需要妥协，例如接受更长的脉冲持续时间，较低的激光效率或可饱和吸收体上的高热负荷。
请注意，与普遍的看法相反，QML阈值通常不依赖于上层状态寿命，而仅取决于激光横截面（通过饱和能量）：例如，淬灭效应可以降低上层状态寿命而不影响QML阈值。
