摻釹釩酸鹽及石榴石晶體短脈沖激光特性研究.pdf

1、全固態(tài)短脈沖激光器有重要的應(yīng)用價(jià)值。選擇合適的增益介質(zhì)和調(diào)制元件是實(shí)現(xiàn)短脈沖激光輸出的關(guān)鍵。摻釹釩酸鹽晶體和摻釹石榴石晶體是兩類重要的激光增益介質(zhì)。摻釹釩酸鹽晶體具有大的吸收和發(fā)射截面，較短的上能級(jí)壽命，有利于實(shí)現(xiàn)高效率的連續(xù)波激光運(yùn)轉(zhuǎn)。可以使用主動(dòng)調(diào)Q實(shí)現(xiàn)短脈沖激光輸出。如使用被動(dòng)調(diào)Q技術(shù)，也可以通過選擇摻釹釩酸鹽混晶或選擇合適組分切向摻釹釩酸鹽晶體構(gòu)建微片激光器實(shí)現(xiàn)短脈沖激光輸出。摻釹激光晶體4F3/2→4I13/2，4F3/2→4

2、I9/2能級(jí)躍遷對(duì)應(yīng)的受激發(fā)射截面遠(yuǎn)小于4F3/2→4I11/2能級(jí)躍遷的受激發(fā)射截面，是實(shí)現(xiàn)被動(dòng)調(diào)Q短脈沖激光運(yùn)轉(zhuǎn)的極佳備選波長(zhǎng)。受限于傳統(tǒng)可飽和吸收體Cr4+∶YAG, V3+∶YAG的窄可飽和吸收帶，嘗試使用新型二維層狀寬帶可飽和吸收晶體（石墨烯，過渡金屬二硫化物）進(jìn)行短脈沖激光實(shí)驗(yàn)。
　　主要內(nèi)容包括如下:
　　使用Cr4+∶YAG做被動(dòng)調(diào)Q元件，輔以Nd∶YVO4，Nd∶GdVO4單晶和Nd∶GdxY1-x VO4

3、(x=0，0.18，0.42，0.51，0.64，and1.)，Nd∶Lu0.61Gd0.39VO4混晶做增益介質(zhì)，分別實(shí)現(xiàn)了693 ps、420 ps、588 ps、646 ps的亞納秒激光輸出，分別對(duì)應(yīng)峰值功率30 kW、28 kW、48 kW、13.5 kW。
　　報(bào)道了Nd∶LaxY1-xVO4(x=0.11）和Nd∶LaxLu1-xVO4(x=0.05)晶體的4F3/2→4I13/2躍遷特性。借助聲光調(diào)Q技術(shù)分別實(shí)現(xiàn)了1

4、3 ns、2.69 kW和35μJ，44 ns、273 W、12μJ的主動(dòng)調(diào)Q短脈沖激光輸出。使用c-切Nd∶LaxLu1-xVO4(x=0.05)晶體樣品實(shí)現(xiàn)了41 ns、199W、8.2μJ被動(dòng)調(diào)Q激光輸出。
　　報(bào)道了基于石墨烯被動(dòng)調(diào)Q的摻釹晶體0.9μm納秒激光產(chǎn)生。對(duì)于Nd∶La0.11Y0.89VO4晶體，當(dāng)吸收泵浦功率為7.62 W時(shí)，最大平均輸出功率，最高重復(fù)頻率，和最小脈沖寬度分別為0.62 W、240kHz和8

5、4 ns。對(duì)于Nd∶YAG晶體，當(dāng)吸收泵浦功率增加到9.5 W，可獲得最高平均輸出功率0.9 W，對(duì)應(yīng)光光轉(zhuǎn)換效率9.5％。脈沖重復(fù)頻率和脈沖寬度分別為225kHz、162 ns。計(jì)算的脈沖能量和峰值功率分別為4μJ和24.7W。
　　提出“化學(xué)風(fēng)化”方法用于從體塊材料上剝離原子層厚度的二維材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明借助化學(xué)風(fēng)化剝離機(jī)制可以順利高效地剝離原子層厚度的MoS2和WS2。這些材料非常難以用其它常規(guī)方法制備。這些由于S空位導(dǎo)致的

6、中間態(tài)的MoS2和WS2，在全固態(tài)激光器中顯示了非常優(yōu)異的可飽和吸收和鎖模特性。應(yīng)用到全固態(tài)激光器中獲得了最窄60 ns的被動(dòng)調(diào)Q脈沖，8.6 ps的鎖模激光脈沖。
　　報(bào)道了LD泵浦人眼安全單，雙波長(zhǎng)Nd∶LuGdAG激光器。使用平凹諧振腔，在吸收泵浦功率8.52 W條件下可獲得最大單雙波長(zhǎng)連續(xù)波(CW)輸出功率1.05W、1.00 W，分別對(duì)應(yīng)光光轉(zhuǎn)換效率12.3％、11.7％，斜率效率14.5％、13.6％。使用石墨烯可飽和

7、吸收體，首次獲得1444 nm被動(dòng)調(diào)Q激光運(yùn)轉(zhuǎn)。最大平均輸出功率，最短脈沖寬度，最高脈沖重復(fù)頻率分別為0.29 W、324 ns、64 kHz。
　　在被動(dòng)調(diào)Q Nd∶Lu0.14Gd0.86VO4微片激光器中實(shí)現(xiàn)了光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)。雙穩(wěn)區(qū)覆蓋5.9 W到7.3 W區(qū)間，在轉(zhuǎn)換點(diǎn)躍升的輸出功率為0.24 W。通過含有可飽和吸收體的Fabry-Perot腔四能級(jí)激光模型，計(jì)算得到的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合。
　　報(bào)道了一種在亞納秒全固