本文關(guān)鍵詞：基于金納米材料的被動(dòng)調(diào)Q固體激光器研究

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【摘要】：在我國(guó)制造業(yè)面臨轉(zhuǎn)型的形勢(shì)下,短脈沖激光器扮演著重要的角色。不同波長(zhǎng)的激光具有不同的應(yīng)用。1.06 μm激光常用于美容手術(shù)和材料加工;1.1 μm激光可用作倍頻產(chǎn)生555 nm黃綠光;1.3 μm波段激光正好處于光纖的低損耗和低色散波段,因此可用作光纖通信里的光源。激光行業(yè)的發(fā)展也引起了人們對(duì)增益介質(zhì)和飽和吸收體等器件的研究。金納米材料是最近才引起關(guān)注的新型飽和吸收體,它的光學(xué)性質(zhì)與它的結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān),尤其是金納米棒表面等離子體共振吸收峰的位置和它的長(zhǎng)徑比大小有關(guān),隨著長(zhǎng)徑比變大,它的吸收峰能從可見光開始紅移,最遠(yuǎn)可達(dá)到近紅外波段。因此研究金納米材料這種吸收峰可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)的飽和吸收體,對(duì)工作在不同波段的激光器都有重要意義。本論文的重點(diǎn)是不同波段的固體激光器使用金納米材料飽和吸收體調(diào)Q的運(yùn)轉(zhuǎn)特性。論文中使用了兩種增益介質(zhì):Nd:YAG和Nd:GYSGG,它們具有不同的物理和光學(xué)特性。實(shí)驗(yàn)中以半導(dǎo)體激光器作為泵浦源,使用Nd:YAG晶體實(shí)現(xiàn)了 1.06μm、1.1 μm和1.3 μm三種波段的激光器,并且1.3 μm激光器工作在雙波長(zhǎng),所以文中還研究了雙波長(zhǎng)激光器運(yùn)轉(zhuǎn)的條件。使用Nd:GYSGG產(chǎn)生了 1.06 μm附近的雙波長(zhǎng)激光輸出。然后使用金納米材料飽和吸收體分別對(duì)這幾種波段的激光器調(diào)Q,研究了它們的平均功率、脈寬和重復(fù)頻率等特性。主要工作包括以下幾點(diǎn):1.研究了短脈沖激光器在最近幾年的發(fā)展?fàn)顩r,討論了金納米材料的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)幾種傳統(tǒng)的飽和吸收體(Cr:YAG,SESAM)和幾種新型飽和吸收體例如石墨烯、碳納米管等新材料做了介紹,然后又對(duì)金納米材料最新的研究情況和它在激光器中的應(yīng)用做了介紹。2.在半導(dǎo)體激光器泵浦的Nd:YAG激光器中使用金納米棒實(shí)現(xiàn)了脈沖運(yùn)轉(zhuǎn)的Nd:YAG 1064 nm激光器。最大輸出功率為101.3 mW,最短脈寬為223ns,是目前使用金納米棒飽和吸收體調(diào)Q的激光器所產(chǎn)生的最短脈沖。首次使用金納米棒飽和吸收體對(duì)雙波長(zhǎng)1059/1062 nm Nd:GYSGG激光器調(diào)Q。獲得了最短516 ns的脈沖,重復(fù)頻率為110 kHz,平均功率為49.5 mW。3.通過(guò)對(duì)諧振腔輸出鏡的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了 Nd:YAG 1112nm激光器的運(yùn)轉(zhuǎn),研究了它在不同輸出鏡下的功率特性。然后使用金納米棒對(duì)它調(diào)Q,分別產(chǎn)生了最短504 ns、120 kHz、1.5 μJ和619 ns、200 kHz、1.18 μJ的脈沖。4.本論文首次使用吸收峰在1280 nm的金納米棒飽和吸收體對(duì)1319/1338 nm雙波長(zhǎng)激光器調(diào)Q,研究了雙波長(zhǎng)激光的運(yùn)轉(zhuǎn)條件。獲得了最短404 ns的脈沖,重復(fù)頻率為150 kHz,平均功率為147 mW。5.本論文首次研究了金納米三角片在激光器中的調(diào)Q特性。論文中金納米三角片的吸收峰在1.1μm左右,將其作為飽和吸收體放入1064 nm Nd:YAG激光器和1059/1062 nmNd:GYSGG激光器中,分別得到了最短275 ns、220 kHz、171 mW和374 ns、250 kHz、75 mW的脈沖。
【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】：2017
【分類號(hào)】：TN248

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本文編號(hào)：1258225