本文選題：二維納米材料　切入點：被動調(diào)Q　出處：《山東大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：近十年來,以石墨烯為代表的二維納米材料成為科研人員關(guān)注的焦點。二維納米材料與體塊材料在光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等方面具有不同特性。在光學(xué)方面,吸收波長寬、響應(yīng)時間短、光學(xué)損耗低等特點使二維納米材料表現(xiàn)出優(yōu)良的可飽和吸收性能,在激光調(diào)制領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。通過摻雜方式來改變二維納米材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。目前,多數(shù)研究將重點放于摻雜材料的制備及表征,對于摻雜材料的可飽和吸收特性涉及較少。本論文第二章、第三章分別選取摻氮石墨烯(氮原子摻入石墨烯晶格中),摻碳氮化硼(碳原子摻入氮化硼晶格中)為研究對象,實現(xiàn)了 1064 nm被動調(diào)Q激光的穩(wěn)定輸出。實驗證實,摻雜對二維納米材料的可飽和吸收性質(zhì)可以起到優(yōu)化作用。第四章的研究對象是二硫化鎢(WS2)及二硫化鉬(MoS2),分別應(yīng)用于Nd:GdVO4全固態(tài)激光器中,結(jié)果表明二維納米材料的厚度對于被動調(diào)Q效果有顯著影響。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:(1)研究了摻氮石墨烯的結(jié)構(gòu)。借助拉曼光譜圖以及X射線光電子能譜圖證實氮原子已進入石墨烯晶格內(nèi),并且材料結(jié)構(gòu)保持完整。將摻氮石墨烯作為激光調(diào)制元件應(yīng)用于全固態(tài)激光器。(2)研究了摻氮石墨烯的被動調(diào)Q激光輸出特性,實現(xiàn)了 61 mW,284 kHz,103 ns,0.21μJ,2.08 W的被動調(diào)Q脈沖。以純石墨烯為參考對象,獲得了 56 mW,510 kHz,105 ns,0.11 μJ,1.05 W的實驗結(jié)果。在同等實驗條件下,摻氮石墨烯作為調(diào)Q元件時輸出脈沖序列更加整齊、寬度更窄、調(diào)制效果更好,證明摻氮石墨烯的可飽和吸收性能優(yōu)于純石墨烯。(3)研究了硼碳氮的結(jié)構(gòu)。用原子力顯微鏡、掃描電子顯微鏡觀察了硼碳氮的形貌特點;根據(jù)X射線衍射、拉曼光譜以及X射線光電子能譜的測試結(jié)果,得出碳原子已經(jīng)嵌入六方氮化硼納米片晶格的結(jié)論。(4)研究了硼碳氮納米材料的非線性吸收特性。硼碳氮納米片在低入射功率密度下,表現(xiàn)出可飽和吸收特性;在高入射功率密度下,顯示出反飽和吸收特征。不同碳含量的硼碳氮納米片表現(xiàn)出不同的非線性光學(xué)吸收特性,因此可以通過調(diào)節(jié)摻雜碳原子濃度來改變納米片的非線性吸收系數(shù)。(5)研究了硼碳氮納米片的被動調(diào)Q輸出特性。以六方氮化硼納米結(jié)構(gòu)為參考,將兩者插入1064nm連續(xù)激光腔內(nèi),得到硼碳氮及六方氮化硼納米材料的被動調(diào)Q實驗結(jié)果:最大輸出功率分別為24 mW,18 mW;重復(fù)頻率分別為537 kHz,730 kHz;最窄脈寬分別為121.8 ns,136 ns;最大脈沖能量分別為0.045μJ,0.025μJ;峰值功率分別為0.367 W,0.184 W。以上數(shù)據(jù)表明硼碳氮的可飽和吸收性質(zhì)優(yōu)于六方氮化硼材料。(6)研究了 WS2、MoS2的被動調(diào)Q輸出特性。按照原子力顯微鏡的尺寸測量結(jié)果,將不同尺寸的材料編號,分別對Nd:GdVO4全固態(tài)連續(xù)激光進行調(diào)制。厚度為6 nm的二硫化鎢表現(xiàn)出最優(yōu)被動調(diào)Q效果:在泵浦功率615 mW時,獲得106 mW的最大輸出功率,對應(yīng)的重復(fù)頻率為973 kHz,脈沖寬度26 ns,單脈沖能量0.11μJ,峰值功率4.19 W。厚度為9 nm的MoS2被動調(diào)Q效果次之。上述實驗表明:二維材料的厚度是影響被動調(diào)Q效果的因素之一。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.1

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