基于新型可飽和吸收體的全固態(tài)被動調(diào)Q激光特性研究.pdf

1、全固態(tài)激光器是以半導(dǎo)體激光器作抽運(yùn)光源的，激光工作物質(zhì)、泵浦源等部分均為固體物質(zhì)構(gòu)成的激光產(chǎn)生裝置。由于它輸出的激光具有轉(zhuǎn)換效率高、可靠性強(qiáng)、光束質(zhì)量高、成本低廉的優(yōu)勢，已成為目前工業(yè)市場和軍事領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的激光光源。與此同時，隨著近年來短脈沖激光技術(shù)的不斷發(fā)展，基于可飽和吸收體的全固態(tài)激光器被動調(diào)Q技術(shù)逐漸成為了研究微觀世界、信息通訊和材料精細(xì)加工的一種重要的手段。同時，作為調(diào)Q元件的可飽和吸收材料的性能對激光器的激光輸出特性有十分

2、重要的影響。響應(yīng)時間短、吸收波長寬、光學(xué)損耗低并具有很強(qiáng)非線性效應(yīng)的新型可飽和吸收材料不斷地出現(xiàn)，受到人們的廣泛關(guān)注和重視，成為了被動調(diào)Q技術(shù)的研究熱點(diǎn)。
　　本文采用新型單壁碳納米管和砷化鎵材料作為可飽和吸收體，分別實(shí)現(xiàn)了1μm和2μm波段被動調(diào)Q全固態(tài)激光器的穩(wěn)定輸出。砷化鎵材料已經(jīng)被廣泛用作為調(diào)Q元件，實(shí)現(xiàn)了多種不同增益介質(zhì)的固態(tài)被動調(diào)Q激光器，然而在2μm波段還尚未有人進(jìn)行有關(guān)砷化鎵可飽和吸收特性的研究。本文通過摻雜的方式

3、對砷化鎵材料進(jìn)行改良，使用離子注入法成功制備了Bi摻雜砷化鎵材料。對摻Bi砷化鎵和純凈砷化鎵材料作為可飽和吸收體的Tm∶LuAG被動調(diào)Q激光器進(jìn)行了輸出特性的實(shí)驗(yàn)研究。另一方面，碳納米管作為新型的可飽和吸收體，具有很寬的吸收光譜，良好的導(dǎo)熱性能，損傷閾值高，恢復(fù)時間短的特點(diǎn)。本文使用液相排布的方式實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)單壁碳納米管溶液的制備，并對使用碳管溶液作為調(diào)Q元件的激光器輸出特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。論文具體工作內(nèi)容如下:
　　(1)首先

4、簡要分析了砷化鎵材料在2μm波段固態(tài)激光器中的應(yīng)用前景，介紹了離子注入法對半導(dǎo)體材料進(jìn)行稀土離子摻雜的工作原理，利用離子注入法和熱退火處理完成了摻Bi砷化鎵材料的制備。然后使用該摻Bi砷化鎵以及未摻雜的純凈砷化鎵材料作為可飽和吸收體，對兩種樣品分別實(shí)現(xiàn)的Tm∶LuAG被動調(diào)Q固體激光器輸出特性實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比分析。證實(shí)了砷化鎵材料在2μm波段下的可飽和吸收作用和離子摻雜對砷化鎵材料可飽和吸收特性的改良效果。
　　(2)介紹了網(wǎng)狀

5、結(jié)構(gòu)單壁碳納米管可飽和吸收液的制備方式，在碳納米管粉末溶解于水的過程中引入了新型非離子型表面活性劑來幫助單壁碳納米管粉末的分散，利用新型表面活性劑的自組裝特性實(shí)現(xiàn)了單壁碳納米管可飽和吸收液的網(wǎng)狀排布。使用制備得到的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)單壁碳納米管溶液和未經(jīng)處理的參照碳管溶液作調(diào)Q元件搭建了Nd∶YVO4被動調(diào)Q激光器。對兩種樣品作為可飽和吸收體時的激光輸出特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測量和對比。同時對網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)碳納米管溶液的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，分析了網(wǎng)狀排布對碳管