金属—有机框架（MOFs）二维材料的被动调Q性能研究
发布时间：2021-07-18 19:26
近年来,随着脉冲激光技术的发展,人们对于能够进行脉冲调制的非线性光学材料提出了更高要求。以石墨烯为代表的二维材料（2D-materials）受到了社会的广泛关注,由这类材料制成的可饱和吸收体具有结构紧凑,占用空间小,吸收波段宽,响应时间短,光学损耗低以及效率高等优势,解决了传统被动调Q/锁模元件制作工艺复杂、生产成本高、可工作波段相对较窄等诸多限制,在固体激光领域具有广阔应用前景。到目前为止,过渡金属双硫化物（TMDs）、拓扑绝缘体（TIs）、石墨烯、黑磷等二维材料均在激光与非线性光学领域取得了丰硕成果,但由于自身性质的限制,或者是制备工艺上的缺陷,使其仍无法满足许多应用需求,因此探索新型、稳定、性能优异的二维材料成为当前研究的热点。本文以金属有机框架（MOFs）二维纳米片、单质二维材料碲烯以及γ-石墨炔为研究对象,将其制成可饱和吸收体应用于Nd:YAG全固态激光器中,实现了多种波长的稳定调Q脉冲激光输出。主要研究内容如下:1.制备了层状γ-石墨炔纳米片并均匀分散于蓝宝石基底。使用扫描电镜显微镜、原子力显微镜和拉曼光谱表征了材料的特性,用紫外-可见-红外分光光度计测量了二维γ-石墨炔纳...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１?７－石墨炔样品的ＳＥＭ图
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第２章二维ｙ?－石墨炔可饱和吸收体的性质表征及其在全固态被动调Ｑ激光器中的应用??式中Ｔ为样品透过率，Ａ为归一化常数，５Ｔ为饱和吸收体的调制深度，Ｉ为入射??光强，Ｉｓ为饱和强度。实验数据和拟合曲线如图２．３所示。在入射功率密度为５０．１??ＭＷ／ｃｍ２时，拟合得到的饱和强度为１３．２６?ＭＷ／ｃｍ２，调制深度为３．５％?（７８—??８１．５％）。较大的饱和强度意味着石墨块具有较强的储能能力。而调制深度较低??意味着仍然存在着高达１８．５％的散射损耗、本征损耗等剩余损耗，这将直接影响??被动调Ｑ激光实验的效果。??？?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｄａｔａ??ｇ２?－??Ｆｉｔｔｉｎｇ?ｃｕｒｖｅ??＾?？？？?？?？??５?ｏ．８〇?－?０??ｉ?ｙ＊＃?ＡＲ＝３．５?％??Ｉ?］?．？?Ｉｓ＝１３．２６?ＭＷ／ｃｍ２??ｉ?０．７８?－?ｉ??［??Ｉ?Ｉ?Ｉ???０?１５?３０?４５??Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ?（ＭＷ／ｃｍ２）??图２．３?Ｙ－石墨炔可饱和吸收体的非线性透过率随着入射光强的变化曲线。??Ｆｉｇ．?２．３?Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ?ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｙ－ｇｒａｐｈｙｎｅ?ＳＡ??２．２．２全固态被动调Ｑ特性??以石墨炔为可饱和吸收体，实现了?１．０６?ｐｍ全固态激光的被动调Ｑ。泵浦??源为波长为８０８?ｎｍ的光纤耦合二极管激光器，芯径２００?ｐｍ，数值孔径０．２２。用??聚焦系统将泵浦光束耦合进谐振腔。增益介质为Ｎｄ：ＹＡＧ激光晶体，掺杂浓度为??１．１?ａｔ．％，尺寸为３ｘ３＞＜８?ｍｍ３。晶体两端面镀０．９－１．３?ｊａｍ抗反射膜（ＡＲ）。为了消??除热
【参考文献】：
期刊论文
[1]Broadband rhenium disulfide optical modulator for solid-state lasers[J]. XIANCUI SU,BAITAO ZHANG,YIRAN WANG,GUANBAI HE,GUORU LI,NA LIN,KEJIAN YANG,JINGLIANG HE,SHANDE LIU. Photonics Research. 2018(06)
[2]2D noncarbon materials-based nonlinear optical devices for ultrafast photonics [Invited][J]. 郭波. Chinese Optics Letters. 2018(02)
[3]Passively mode-locked Er-doped fiber laser based on SnS2 nanosheets as a saturable absorber[J]. KANGDI NIU,RUYI SUN,QINGYUN CHEN,BAOYUAN MAN,HUANIAN ZHANG. Photonics Research. 2018(02)
[4]Layer-number determination of two-dimensional materials by optical characterization[J]. 郑优,兰长勇,周智飞,胡晓影,何天应,李春. Chinese Optics Letters. 2018(02)
[5]二维非线性光学材料与器件研究进展[J]. 王俊,张晓艳,张赛锋,赵培均,张龙. 中国激光. 2017(07)
[6]局域表面等离子体纳米结构的超快非线性光学及其应用研究进展[J]. 郭强兵,刘小峰,邱建荣. 中国激光. 2017(07)
[7]2D材料和准2D材料的非线性光学特性及应用[J]. 马志军,魏荣妃,胡忠亮,邱建荣. 中国激光. 2017(07)
[8]Watt-level high-power passively Q-switched laser based on a black phosphorus solution saturable absorber[J]. 王茜,王贞福,王勇刚,李璐,杨国文,李金萍. Chinese Optics Letters. 2017(01)
[9]Compact Q-switched 2 μm Tm:GdVO4 laser with MoS2 absorber[J]. Pingguang Ge,Jie Liu,Shouzhen Jiang,Yuanyuan Xu,Baoyuan Man. Photonics Research. 2015(05)
博士论文
[1]二维层状材料的非线性光学特性及其在脉冲激光器中的应用研究[D]. 王梦霞.山东大学 2019
本文编号：3290212
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１?７－石墨炔样品的ＳＥＭ图
????—一??２?ＬＷ?ｈ?ｒ?－—￣??ｄ?ｉｌｌ?ｉＪｆ?Ｉ?ｃ?６（１??ｙ?ＭＦ９ｋａＦ?２?—ｙ?－＾ｒａｐｈｙｎｃ?ｏｎ?ｓａｐｐｈｉｒｅ?ｓｕｂｓｄＨｔｃ??％?＾ＪＦ?Ｖ?Ｖ．?２〇〇＜，２１９Ｋ?．?－Ｉ?４〇－?ｓａｐｐｈｉｒｅ?ｓｕｈｓｌｒａｌｃ??ｉ?ｆ?１４??１２００?１４００?１６００?１８００?２０００?２２００?４００?８００?１２００?１６００?２０００??Ｒａｍａｎ?ｓｈｉｆｔ?（ｃｍ－＇）?Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）??图２．２ｙ－石墨炔的特性表征。（ａ）?ＡＦＭ图像：（ｂ）与ＡＦＭ图像相对应的厚度图；（ｃ）??拉曼光谱图；（ｄ）可饱和吸收体和空白蓝宝石基片的线性透过谱。??Ｆｉｇ．?２．２?Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｙ－ｇｒａｐｈｙｎｅ．?（ａ）?ＡＦＭ，?（ｂ）?ｈｅｉｇｈｔ?ｐｒｏｆｉｌｅ，?（ｃ）?Ｒａｍａｎ??ｓｐｅｃｔｒａ．??２．２?ｙ－石墨炔的激光特性研究??２．２．１饱和吸收特性??为了表征石墨炔的可饱和吸收性能，我们测试了不同入射光强下Ｙ－石墨炔纳??米片的透过率。所用光源为光参量振荡器（ＯＰＯ），激发波长］０６４?ｒｎｎ，重复频??率１０?Ｈｚ，脉冲宽度６?ｎｓ。出射光束被圆孔光阑截取，然后用透镜将光斑聚焦。??实验数据由下式拟合［１１０］：??（ｔＳｔ）?（２．１）??Ｔ?＝?Ａ?＊?’以??１２??
第２章二维ｙ?－石墨炔可饱和吸收体的性质表征及其在全固态被动调Ｑ激光器中的应用??式中Ｔ为样品透过率，Ａ为归一化常数，５Ｔ为饱和吸收体的调制深度，Ｉ为入射??光强，Ｉｓ为饱和强度。实验数据和拟合曲线如图２．３所示。在入射功率密度为５０．１??ＭＷ／ｃｍ２时，拟合得到的饱和强度为１３．２６?ＭＷ／ｃｍ２，调制深度为３．５％?（７８—??８１．５％）。较大的饱和强度意味着石墨块具有较强的储能能力。而调制深度较低??意味着仍然存在着高达１８．５％的散射损耗、本征损耗等剩余损耗，这将直接影响??被动调Ｑ激光实验的效果。??？?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｄａｔａ??ｇ２?－??Ｆｉｔｔｉｎｇ?ｃｕｒｖｅ??＾?？？？?？?？??５?ｏ．８〇?－?０??ｉ?ｙ＊＃?ＡＲ＝３．５?％??Ｉ?］?．？?Ｉｓ＝１３．２６?ＭＷ／ｃｍ２??ｉ?０．７８?－?ｉ??［??Ｉ?Ｉ?Ｉ???０?１５?３０?４５??Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ?（ＭＷ／ｃｍ２）??图２．３?Ｙ－石墨炔可饱和吸收体的非线性透过率随着入射光强的变化曲线。??Ｆｉｇ．?２．３?Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ?ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｙ－ｇｒａｐｈｙｎｅ?ＳＡ??２．２．２全固态被动调Ｑ特性??以石墨炔为可饱和吸收体，实现了?１．０６?ｐｍ全固态激光的被动调Ｑ。泵浦??源为波长为８０８?ｎｍ的光纤耦合二极管激光器，芯径２００?ｐｍ，数值孔径０．２２。用??聚焦系统将泵浦光束耦合进谐振腔。增益介质为Ｎｄ：ＹＡＧ激光晶体，掺杂浓度为??１．１?ａｔ．％，尺寸为３ｘ３＞＜８?ｍｍ３。晶体两端面镀０．９－１．３?ｊａｍ抗反射膜（ＡＲ）。为了消??除热
【参考文献】：
期刊论文
[1]Broadband rhenium disulfide optical modulator for solid-state lasers[J]. XIANCUI SU,BAITAO ZHANG,YIRAN WANG,GUANBAI HE,GUORU LI,NA LIN,KEJIAN YANG,JINGLIANG HE,SHANDE LIU. Photonics Research. 2018(06)
[2]2D noncarbon materials-based nonlinear optical devices for ultrafast photonics [Invited][J]. 郭波. Chinese Optics Letters. 2018(02)
[3]Passively mode-locked Er-doped fiber laser based on SnS2 nanosheets as a saturable absorber[J]. KANGDI NIU,RUYI SUN,QINGYUN CHEN,BAOYUAN MAN,HUANIAN ZHANG. Photonics Research. 2018(02)
[4]Layer-number determination of two-dimensional materials by optical characterization[J]. 郑优,兰长勇,周智飞,胡晓影,何天应,李春. Chinese Optics Letters. 2018(02)
[5]二维非线性光学材料与器件研究进展[J]. 王俊,张晓艳,张赛锋,赵培均,张龙. 中国激光. 2017(07)
[6]局域表面等离子体纳米结构的超快非线性光学及其应用研究进展[J]. 郭强兵,刘小峰,邱建荣. 中国激光. 2017(07)
[7]2D材料和准2D材料的非线性光学特性及应用[J]. 马志军,魏荣妃,胡忠亮,邱建荣. 中国激光. 2017(07)
[8]Watt-level high-power passively Q-switched laser based on a black phosphorus solution saturable absorber[J]. 王茜,王贞福,王勇刚,李璐,杨国文,李金萍. Chinese Optics Letters. 2017(01)
[9]Compact Q-switched 2 μm Tm:GdVO4 laser with MoS2 absorber[J]. Pingguang Ge,Jie Liu,Shouzhen Jiang,Yuanyuan Xu,Baoyuan Man. Photonics Research. 2015(05)
博士论文
[1]二维层状材料的非线性光学特性及其在脉冲激光器中的应用研究[D]. 王梦霞.山东大学 2019
本文编号：3290212
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