采用鋰離子-插層法制作了二硫化鎢（Tungsten disulfide,WS₂）納米片溶液,經(jīng)超聲、離心、旋涂、烘干等流程制備了性能優(yōu)良的WS₂可飽和吸收體（Saturable Absorber,SA）。利用拉曼（Raman）和原子力顯微鏡（Atomic Force Microscope,AFM）法對(duì)WS₂-SA進(jìn)行系統(tǒng)表征分析,結(jié)果表明其表面薄膜具有少層片狀二維結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)將WS₂-SA應(yīng)用于Nd∶YVO₄全固態(tài)激光器中,獲得了脈沖寬度為358 ns、重復(fù)頻率為1.4 MHz、信噪比為39 dB、最大平均輸出功率為570.4 mW的穩(wěn)定脈沖激光輸出。在120 min內(nèi),激光器平均輸出功率的變化幅度低于5%。 

【文章來源】：激光與紅外. 2020,50(07)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

基于WS2-SA的被調(diào)Q激光器實(shí)驗(yàn)裝置圖

實(shí)驗(yàn)使用頻譜儀(型號(hào)為ESAd402B)測(cè)量了調(diào)Q脈沖激光的頻譜,如圖5(a)所示,當(dāng)頻率為1.4 MHz時(shí),信噪比高達(dá)39 dB,說明調(diào)Q脈沖較為穩(wěn)定。圖5(b)是使用光纖光譜儀(型號(hào)為Seemantech S3000-VIS)測(cè)量得到的激光中心波長為1064.04 nm,帶寬為0.96 nm的光譜圖。為檢測(cè)此脈沖激光器在長時(shí)間工作下平均輸出功率的穩(wěn)定情況,實(shí)驗(yàn)過程中保持吸收泵浦功率為6.25 W,用功率計(jì)記錄了120 min內(nèi)激光器平均輸出功率的變化情況,如圖4所示,其變化幅度低于5 %,表明激光器輸出的脈沖激光較為穩(wěn)定。圖6中個(gè)別數(shù)據(jù)有所浮動(dòng)是因?yàn)樵谙到y(tǒng)內(nèi)部采用了激光恒溫冷卻器來控制Nd ∶YVO4晶體的溫度,然而,激光恒溫冷卻器工作時(shí),水泵抽取冷卻水會(huì)發(fā)生抖動(dòng)對(duì)激光諧振腔的穩(wěn)定產(chǎn)生一定的影響。圖5 當(dāng)吸收泵浦功率為8.16 W時(shí)

實(shí)驗(yàn)首先研究了1064 nm波段連續(xù)光的性能,激光閾值為1.02 W,平均輸出功率與泵浦吸收功率成線性關(guān)系,當(dāng)泵浦吸收功率增加至8.16 W時(shí),最大平均輸出功率為760.7 mW,如圖3(a)所示。隨后,研究激光器的調(diào)Q性能,將WS2-SA插入諧振腔中(如圖2所示),當(dāng)吸收泵浦功率為1.44 W時(shí),出現(xiàn)調(diào)Q現(xiàn)象,激光閾值相比連續(xù)光較高是因?yàn)榧す庠赪S2-SA上有損耗。其平均輸出功率同樣隨吸收泵浦功率的增加而增加,在吸收泵浦功率為8.16 W時(shí),激光器最大平均輸出功率為570.4 mW。圖3(b)顯示了脈沖寬度和重復(fù)頻率與吸收泵浦功率之間的關(guān)系,即脈沖寬度隨吸收泵浦功率的增加而減小,重復(fù)頻率隨吸收泵浦功率的增加而提高。當(dāng)吸收泵浦功率從1.44 W增加到8.16 W時(shí),相應(yīng)的脈沖寬度從1.2 μs壓縮到358 ns,重復(fù)頻率從275 kHz提高到1.4 MHz。導(dǎo)致脈沖寬度不斷壓縮的原因是隨著吸收泵浦功率的增加,腔內(nèi)光子數(shù)密度不斷增加,飽和吸收體漂白變快,調(diào)Q時(shí)間變短。繼續(xù)增加吸收泵浦功率,脈沖寬度可以繼續(xù)被壓縮,但考慮到功率過高會(huì)損傷晶體,便沒有繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)使用光電探測(cè)器和數(shù)字示波器對(duì)激光器輸出的脈沖激光進(jìn)行掃描和記錄,圖4(a)和4(b)分別是數(shù)字示波器掃描時(shí)間為2 μs和200 ns時(shí)的脈沖波形圖。圖4(a)顯示所獲得的調(diào)Q脈沖激光輸出存在輕微的波動(dòng)主要是由于在激光器長時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,Nd ∶YVO4晶體內(nèi)只有部分泵浦能量轉(zhuǎn)化為激光,而其他能量會(huì)轉(zhuǎn)換成熱能,產(chǎn)生熱效應(yīng)現(xiàn)象,直接導(dǎo)致激光器諧振腔輕微的不穩(wěn)定。


本文編號(hào)：3462856