【摘要】：被動(dòng)調(diào)Q激光器光轉(zhuǎn)化效率高、光束質(zhì)量好、成本低,在光學(xué)領(lǐng)域一直是人們研究的熱點(diǎn)�？娠柡臀阵w作為實(shí)現(xiàn)激光器被動(dòng)調(diào)Q的開關(guān),其性能直接影響激光器輸出光束的質(zhì)量。以半導(dǎo)體可飽和吸收鏡為代表的傳統(tǒng)可飽和吸收體制備和應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)成熟,但制備復(fù)雜、成本高、帶寬窄等因素限制了它們的進(jìn)一步發(fā)展。二十世紀(jì)初,人們發(fā)現(xiàn)石墨烯具有優(yōu)良的光學(xué)性能,掀起了關(guān)于石墨烯的研究熱潮。石墨烯具有制備過程簡單、損傷閾值高、吸收譜線寬、恢復(fù)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn),成為制備飽和吸收體的理想材料。受石墨烯的影響,人們開始將目光投向二維材料領(lǐng)域,并對(duì)基于新型二維材料的被動(dòng)調(diào)Q激光器進(jìn)行研究。在本文中,我們主要對(duì)基于金納米三角片、金納米籠復(fù)合二氧化硅及硫化錸的被動(dòng)調(diào)Q激光器進(jìn)行研究。主要工作如下:1.研究基于金納米三角片的被動(dòng)調(diào)QNd:YAG陶瓷固體激光器。利用金納米三角片作為飽和吸收體,實(shí)現(xiàn)了 1064nm及1123 nm脈沖輸出。在輸出波長為1064 nm的激光器中,當(dāng)泵浦功率為4.1 W時(shí),得到平均輸出功率為226mW,脈沖寬度為179 ns,重復(fù)頻率為320 kHz,峰值功率為3.95 W的脈沖;在輸出波長為1123 nm的激光器中,當(dāng)泵浦功率為7.01 W時(shí),得到平均輸出功率為172 mW,脈沖寬度為231ns,重復(fù)頻率為457 kHz的脈沖。2.優(yōu)化飽和吸收體的制備方法,將金納米三角片做成聚乙烯醇薄膜形式,應(yīng)用在Nd:GdVO4激光器中實(shí)現(xiàn)脈沖輸出。在輸出鏡透過率為4%的激光器中,當(dāng)泵浦功率為2.42 W時(shí),得到平均輸出功率為136.7 mW,脈寬為237.5 ns的脈沖;在輸出鏡透過率為10.8%的激光器中,當(dāng)泵浦功率為3.30 W時(shí),得到平均輸出功率為191.5 mW、脈沖寬度為268.6 ns的脈沖。3.研究基于金納米籠復(fù)合二氧化硅的被動(dòng)調(diào)QNd:YVO4激光器。利用金納米籠復(fù)合二氧化硅作為飽和吸收體實(shí)現(xiàn)中心波長為1064.3 nm的脈沖輸出。在輸出鏡透過率為4%的激光器中,當(dāng)泵浦功率為2.11 W時(shí),得到最大的平均輸出功率為140.6 mW,最短脈寬為154.2 ns,重復(fù)頻率為280 kHz的脈沖;在輸出鏡透過率為10.8%的激光器中,當(dāng)泵浦功率為2.42 W時(shí),得到最大平均輸出功率為150.2mW、最短脈沖寬度為222.0ns、重復(fù)率為279.1 kHz的脈沖。證明了金納米籠復(fù)合二氧化硅具有可飽和吸收性。4.研究基于金納米籠復(fù)合二氧化硅的被動(dòng)調(diào)Q摻鐿光纖激光器。將金納米籠復(fù)合二氧化硅可飽和吸收體接入光纖激光器中,得到中心波長為1060.5 nm的穩(wěn)定脈沖輸出。當(dāng)泵浦功率為152 mW時(shí),輸出脈沖的平均輸出功率為11.3 mW,脈沖寬度為1.27μm和脈沖重復(fù)率為119.4 kHz。5.研究基于硫化錸的被動(dòng)調(diào)Q Nd:YAG激光器。當(dāng)泵浦功率為2.8 W時(shí),獲得中心波長為1063.2 nm,平均輸出功率為209.2 mW,脈沖寬度312.3 ns,脈沖重復(fù)率為243.4 kHz的脈沖。證明了硫化錸在1 μm處具有可飽和吸收性。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN248.34
【圖文】：

聲光調(diào)Ｑ是基于聲光器件衍射效應(yīng)的調(diào)制技術(shù)，當(dāng)在介質(zhì)上加超聲波時(shí)，會(huì)逡逑使介質(zhì)產(chǎn)生周期性的彈性形變，介質(zhì)折射率也會(huì)形成周期性分布。當(dāng)光通過超聲波逡逑作用的介質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生衍射而改變偏振態(tài)。下圖１－２展示了簡易的聲光調(diào)Ｑ示意逡逑圖，調(diào)Ｑ開關(guān)由聲光晶體及超聲波發(fā)生器組成。逡逑－１邐ＦｉｉｉｉＨ邋「逡逑輔邋邐聲廠邐＾逡逑會(huì)X椧娼櫓叔危殄危義希掊邋五邋嗚啊危皰義希擼咤巍竼￥發(fā)生ｇＴ！邐丨—逡逑圖１－２．聲光調(diào)Ｑ激光腔示意圖．逡逑電光調(diào)Ｑ和聲光調(diào)Ｑ可以通過人為控制改變Ｑ開關(guān)的時(shí)間，稱為主動(dòng)調(diào)Ｑ，逡逑而染料調(diào)Ｑ則是利用材料的可飽和吸收性，對(duì)光的吸收系數(shù)會(huì)隨光功率密度的變逡逑化發(fā)生改變，進(jìn)而改變腔內(nèi)損耗實(shí)現(xiàn)調(diào)Ｑ運(yùn)轉(zhuǎn)。Ｑ開關(guān)的時(shí)間是由材料本身性質(zhì)逡逑決定的，稱為被動(dòng)調(diào)Ｑ，我們稱這種材料為可飽和吸收體。染料被動(dòng)調(diào)Ｑ激光腔逡逑如圖１－３所示，與主動(dòng)調(diào)Ｑ相比，被動(dòng)調(diào)Ｑ不需要外加電光、聲光等調(diào)制器，具有逡逑結(jié)構(gòu)簡單、成本低，緊湊靈活的優(yōu)勢(shì)１１７＿１９】。逡逑飽逡逑輸邐和邐輸逡逑培益介質(zhì)邐？eW邐出逡逑＾邐收鏡逡逑材逡逑—｜邐‘料邐＿逡逑圖１－３．被動(dòng)調(diào)Ｑ激光腔示意圖．逡逑４逡逑

聲光調(diào)Ｑ是基于聲光器件衍射效應(yīng)的調(diào)制技術(shù)，當(dāng)在介質(zhì)上加超聲波時(shí)，會(huì)逡逑使介質(zhì)產(chǎn)生周期性的彈性形變，介質(zhì)折射率也會(huì)形成周期性分布。當(dāng)光通過超聲波逡逑作用的介質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生衍射而改變偏振態(tài)。下圖１－２展示了簡易的聲光調(diào)Ｑ示意逡逑圖，調(diào)Ｑ開關(guān)由聲光晶體及超聲波發(fā)生器組成。逡逑－１邐ＦｉｉｉｉＨ邋「逡逑輔邋邐聲廠邐＾逡逑會(huì)X椧娼櫓叔危殄危義希掊邋五邋嗚啊危皰義希擼咤巍竼￥發(fā)生ｇＴ！邐丨—逡逑圖１－２．聲光調(diào)Ｑ激光腔示意圖．逡逑電光調(diào)Ｑ和聲光調(diào)Ｑ可以通過人為控制改變Ｑ開關(guān)的時(shí)間，稱為主動(dòng)調(diào)Ｑ，逡逑而染料調(diào)Ｑ則是利用材料的可飽和吸收性，對(duì)光的吸收系數(shù)會(huì)隨光功率密度的變逡逑化發(fā)生改變，進(jìn)而改變腔內(nèi)損耗實(shí)現(xiàn)調(diào)Ｑ運(yùn)轉(zhuǎn)。Ｑ開關(guān)的時(shí)間是由材料本身性質(zhì)逡逑決定的，稱為被動(dòng)調(diào)Ｑ，我們稱這種材料為可飽和吸收體。染料被動(dòng)調(diào)Ｑ激光腔逡逑如圖１－３所示，與主動(dòng)調(diào)Ｑ相比，被動(dòng)調(diào)Ｑ不需要外加電光、聲光等調(diào)制器，具有逡逑結(jié)構(gòu)簡單、成本低，緊湊靈活的優(yōu)勢(shì)１１７＿１９】。逡逑飽逡逑輸邐和邐輸逡逑培益介質(zhì)邐？eW邐出逡逑＾邐收鏡逡逑材逡逑—｜邐‘料邐＿逡逑圖１－３．被動(dòng)調(diào)Ｑ激光腔示意圖．逡逑４逡逑

ＸＰＣ邋ＭＰＴ逡逑ＭＭ邋ＭＭ邋Ｍ逡逑圖１－６．硫化錸架構(gòu)圖，黑色代表錸原子，灰色代表硫原子．逡逑硫化錸是一種六方晶結(jié)構(gòu)的黑色粉末狀固體，結(jié)構(gòu)側(cè)視圖如圖１－６所示。通常逡逑情況下，過渡金屬硫化物單層時(shí)為直接帶隙，多層時(shí)則為間接帶隙，光致發(fā)光光譜逡逑

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8 劉雨o

本文編號(hào)：2803088