脈沖激光因具有脈沖寬度窄、峰值功率高、光譜寬等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于光通訊、生物醫(yī)學(xué)、微加工、超快激光光譜和軍事等領(lǐng)域。被動調(diào)Q和鎖模技術(shù)操作簡單、成本低廉,是目前獲得短脈沖激光的主要手段。作為產(chǎn)生超短脈沖的重要調(diào)制元件,可飽和吸收體的發(fā)展一直備受關(guān)注。隨著科技發(fā)展和社會進(jìn)步,各領(lǐng)域?qū)γ}沖激光器的波長、脈寬等參數(shù)不斷提出更高要求,探索新型可飽和吸收體成為當(dāng)前脈沖激光領(lǐng)域中一個重要的研究方向。本論文采用Nd:GdYSiO、Nd:LuYAG、Nd:GGG和Tm,Ho:GdYTaO_4等晶體作為增益介質(zhì),研究了黑磷、碲化銻以及碲化銻-氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)等新型可飽和吸收體在全固態(tài)調(diào)Q及鎖模激光器中的光學(xué)調(diào)制特性。主要內(nèi)容有:1、利用黑磷作為可飽和吸收體實(shí)現(xiàn)了不同全固態(tài)摻Nd激光器的被動調(diào)Q和鎖模運(yùn)轉(zhuǎn)。利用液相剝離法制備了黑磷可飽和吸收體;將其應(yīng)用于全固態(tài)激光器中,實(shí)現(xiàn)了Nd:GdYSiO激光器被動調(diào)Q運(yùn)轉(zhuǎn),激光脈沖寬度947 ns,輸出功率451 mW;將其應(yīng)用于全固態(tài)Nd:LuYAG激光器中,實(shí)現(xiàn)了被動調(diào)Q脈沖輸出,脈沖寬度836ns,輸出功率359 mW;將其應(yīng)用于Nd:YVO_4激光器中實(shí)現(xiàn)了連續(xù)波鎖模運(yùn)轉(zhuǎn),鎖模脈沖為5.7 ps,輸出功率300 mW。研究證明了黑磷的光學(xué)調(diào)制能力以及在全固態(tài)脈沖激光器中的應(yīng)用潛力。2、利用液相剝離法制備了碲化銻可飽和吸收體,并對其進(jìn)行了表征;將碲化銻可飽和吸收體應(yīng)用于Nd:LuYAG激光器中分別實(shí)現(xiàn)了被動調(diào)Q及調(diào)Q鎖模運(yùn)轉(zhuǎn)。利用液相剝離法制備了碲化銻-氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)并將其應(yīng)用在全固態(tài)Nd:GGG激光器中,實(shí)現(xiàn)了基于碲化銻-氧化石墨烯可飽和吸收體的調(diào)Q脈沖激光輸出,最窄脈寬237ns,最高輸出功率408 mW。研究證明碲化銻和碲化銻-氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)是一類實(shí)現(xiàn)短脈沖激光的優(yōu)秀調(diào)制材料。3、研究了新型銩、鈥共摻晶體Tm,Ho:GdYTaO_4的能級躍遷機(jī)理及連續(xù)波激光特性。利用石墨烯作為可飽和吸收體,研究了Tm,Ho:GdYTaO_4晶體的調(diào)Q激光特性,實(shí)現(xiàn)了1950和2068 nm雙波長調(diào)Q脈沖輸出,波長間隔達(dá)118 nm。研究證明該晶體在太赫茲、激光顯示、醫(yī)療、差分吸收激光雷達(dá)、精細(xì)激光光譜、非線性頻率變換等方面有一定的應(yīng)用潛力。
【學(xué)位單位】：聊城大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN24;TB302
【部分圖文】：

聊城大學(xué)碩士學(xué)位論文吸收鏡功解決了有機(jī)染料存在的安全性、穩(wěn)定性問射鏡相結(jié)合制備而成。其結(jié)構(gòu)如圖 1.1 所示和吸收體薄膜，在頂層可以生長一層高反射為反射鏡。如圖 1.2 所示，在 SESAM 工作衡弛豫時間和帶間躍遷弛豫時間[18]。當(dāng)一束會吸收入射光子能量躍遷至導(dǎo)帶上，經(jīng)過極躍遷占據(jù)不同能量狀態(tài)，這一過程稱為帶內(nèi)機(jī)制[19]。一段時間后隨著熱電子能量的損失程稱為帶間躍遷過程，弛豫時間在 ps 至 ns

與空氣的界面作為反射鏡。如圖 1.2 所示，在 SESAM 工作過程中存在兩時間，帶內(nèi)熱平衡弛豫時間和帶間躍遷弛豫時間[18]。當(dāng)一束光入射到飽和，價帶上的電子會吸收入射光子能量躍遷至導(dǎo)帶上，經(jīng)過極短的時間（約，熱電子向子帶躍遷占據(jù)不同能量狀態(tài)，這一過程稱為帶內(nèi)熱平衡過程。實(shí)現(xiàn)鎖模啟動的機(jī)制[19]。一段時間后隨著熱電子能量的損失，電子將從導(dǎo)回價帶，這個過程稱為帶間躍遷過程，弛豫時間在 ps 至 ns 量級。這一過鎖模效果。圖 1.1 SESAM 結(jié)構(gòu)示意圖

對光的可飽和吸收過程。(a）吸收階段 (b)載流子熱平衡 (研究內(nèi)容于黑磷、碲化銻、碲化銻-氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)和石墨:GdYSiO、Nd:LuYAG、Nd:YVO4、Nd:GGG 和 Tm,H可飽和吸收特性及在全固態(tài)調(diào) Q 及鎖模激光器中的內(nèi)容如下：作為可飽和吸收體在摻釹激光器中實(shí)現(xiàn)了調(diào) Q 及鎖模器被動調(diào) Q 運(yùn)轉(zhuǎn)，獲得脈沖寬度為 947 ns，相應(yīng)的LuYAG 激光器被動調(diào) Q 運(yùn)轉(zhuǎn)，獲得最短脈沖寬度為 kHz。實(shí)現(xiàn)了 Nd:YVO4激光器連續(xù)鎖模運(yùn)轉(zhuǎn)：當(dāng)泵浦率為 300 mW，此時激光器輸出最短脈沖寬度為 5.7z。
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本文編號：2876003