基于金納米材料的被動調(diào)Q固體激光器研究.pdf

1、在我國制造業(yè)面臨轉(zhuǎn)型的形勢下，短脈沖激光器扮演著重要的角色。不同波長的激光具有不同的應(yīng)用。1.06μm激光常用于美容手術(shù)和材料加工;1.1μm激光可用作倍頻產(chǎn)生555 nm黃綠光;1.3μm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

2、和它的長徑比大小有關(guān)，隨著長徑比變大，它的吸收峰能從可見光開始紅移，最遠可達到近紅外波段。因此研究金納米材料這種吸收峰可以根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)的飽和吸收體，對工作在不同波段的激光器都有重要意義。
　　本論文的重點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特性。實驗中以半導體激光器作為泵浦源，使用Nd:YAG晶體實現(xiàn)了1.06μm、1.

3、1μm和1.3μm三種波段的激光器，并且1.3μm激光器工作在雙波長，所以文中還研究了雙波長激光器運轉(zhuǎn)的條件。使用Nd:GYSGG產(chǎn)生了1.06μm附近的雙波長激光輸出。然后使用金納米材料飽和吸收體分別對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:
　　1.研究了短脈沖激光器在最近幾年的發(fā)展狀況，討論了金納米材料的優(yōu)點。對幾種傳統(tǒng)的飽和吸收體(Cr:YAG，SESAM)和幾種新型飽和吸

4、收體例如石墨烯、碳納米管等新材料做了介紹，然后又對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.在半導體激光器泵浦的Nd:YAG激光器中使用金納米棒實現(xiàn)了脈沖運轉(zhuǎn)的Nd:YAG1064 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雙波長1059/1062 nm Nd:GYSGG激光器調(diào)Q。獲得了最短516

5、ns的脈沖，重復(fù)頻率為110 kHz，平均功率為49.5 mW。
　　3.通過對諧振腔輸出鏡的設(shè)計實現(xiàn)了Nd:YAG1112 nm激光器的運轉(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它調(diào)Q，分別產(chǎn)生了最短504 ns、120 kHz、1.5μJ和619 ns、200 kHz、1.18μJ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1319/1338 nm雙波長激光器調(diào)Q，研究了雙