基于二硫化钨纳米材料的全固态脉冲激光器研究
发布时间：2021-10-28 13:10
采用锂离子-插层法制作了二硫化钨（Tungsten disulfide,WS2）纳米片溶液,经超声、离心、旋涂、烘干等流程制备了性能优良的WS2可饱和吸收体（Saturable Absorber,SA）。利用拉曼（Raman）和原子力显微镜（Atomic Force Microscope,AFM）法对WS2-SA进行系统表征分析,结果表明其表面薄膜具有少层片状二维结构。实验将WS2-SA应用于Nd∶YVO4全固态激光器中,获得了脉冲宽度为358 ns、重复频率为1.4 MHz、信噪比为39 dB、最大平均输出功率为570.4 mW的稳定脉冲激光输出。在120 min内,激光器平均输出功率的变化幅度低于5%。
【文章来源】：激光与红外. 2020,50(07)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
基于WS2-SA的被调Q激光器实验装置图
实验使用频谱仪(型号为ESAd402B)测量了调Q脉冲激光的频谱,如图5(a)所示,当频率为1.4 MHz时,信噪比高达39 dB,说明调Q脉冲较为稳定。图5(b)是使用光纤光谱仪(型号为Seemantech S3000-VIS)测量得到的激光中心波长为1064.04 nm,带宽为0.96 nm的光谱图。为检测此脉冲激光器在长时间工作下平均输出功率的稳定情况,实验过程中保持吸收泵浦功率为6.25 W,用功率计记录了120 min内激光器平均输出功率的变化情况,如图4所示,其变化幅度低于5 %,表明激光器输出的脉冲激光较为稳定。图6中个别数据有所浮动是因为在系统内部采用了激光恒温冷却器来控制Nd ∶YVO4晶体的温度,然而,激光恒温冷却器工作时,水泵抽取冷却水会发生抖动对激光谐振腔的稳定产生一定的影响。图5 当吸收泵浦功率为8.16 W时
实验首先研究了1064 nm波段连续光的性能,激光阈值为1.02 W,平均输出功率与泵浦吸收功率成线性关系,当泵浦吸收功率增加至8.16 W时,最大平均输出功率为760.7 mW,如图3(a)所示。随后,研究激光器的调Q性能,将WS2-SA插入谐振腔中(如图2所示),当吸收泵浦功率为1.44 W时,出现调Q现象,激光阈值相比连续光较高是因为激光在WS2-SA上有损耗。其平均输出功率同样随吸收泵浦功率的增加而增加,在吸收泵浦功率为8.16 W时,激光器最大平均输出功率为570.4 mW。图3(b)显示了脉冲宽度和重复频率与吸收泵浦功率之间的关系,即脉冲宽度随吸收泵浦功率的增加而减小,重复频率随吸收泵浦功率的增加而提高。当吸收泵浦功率从1.44 W增加到8.16 W时,相应的脉冲宽度从1.2 μs压缩到358 ns,重复频率从275 kHz提高到1.4 MHz。导致脉冲宽度不断压缩的原因是随着吸收泵浦功率的增加,腔内光子数密度不断增加,饱和吸收体漂白变快,调Q时间变短。继续增加吸收泵浦功率,脉冲宽度可以继续被压缩,但考虑到功率过高会损伤晶体,便没有继续进行实验。实验使用光电探测器和数字示波器对激光器输出的脉冲激光进行扫描和记录,图4(a)和4(b)分别是数字示波器扫描时间为2 μs和200 ns时的脉冲波形图。图4(a)显示所获得的调Q脉冲激光输出存在轻微的波动主要是由于在激光器长时间的运转过程中,Nd ∶YVO4晶体内只有部分泵浦能量转化为激光,而其他能量会转换成热能,产生热效应现象,直接导致激光器谐振腔轻微的不稳定。
本文编号：3462856
【文章来源】：激光与红外. 2020,50(07)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
基于WS2-SA的被调Q激光器实验装置图
实验使用频谱仪(型号为ESAd402B)测量了调Q脉冲激光的频谱,如图5(a)所示,当频率为1.4 MHz时,信噪比高达39 dB,说明调Q脉冲较为稳定。图5(b)是使用光纤光谱仪(型号为Seemantech S3000-VIS)测量得到的激光中心波长为1064.04 nm,带宽为0.96 nm的光谱图。为检测此脉冲激光器在长时间工作下平均输出功率的稳定情况,实验过程中保持吸收泵浦功率为6.25 W,用功率计记录了120 min内激光器平均输出功率的变化情况,如图4所示,其变化幅度低于5 %,表明激光器输出的脉冲激光较为稳定。图6中个别数据有所浮动是因为在系统内部采用了激光恒温冷却器来控制Nd ∶YVO4晶体的温度,然而,激光恒温冷却器工作时,水泵抽取冷却水会发生抖动对激光谐振腔的稳定产生一定的影响。图5 当吸收泵浦功率为8.16 W时
实验首先研究了1064 nm波段连续光的性能,激光阈值为1.02 W,平均输出功率与泵浦吸收功率成线性关系,当泵浦吸收功率增加至8.16 W时,最大平均输出功率为760.7 mW,如图3(a)所示。随后,研究激光器的调Q性能,将WS2-SA插入谐振腔中(如图2所示),当吸收泵浦功率为1.44 W时,出现调Q现象,激光阈值相比连续光较高是因为激光在WS2-SA上有损耗。其平均输出功率同样随吸收泵浦功率的增加而增加,在吸收泵浦功率为8.16 W时,激光器最大平均输出功率为570.4 mW。图3(b)显示了脉冲宽度和重复频率与吸收泵浦功率之间的关系,即脉冲宽度随吸收泵浦功率的增加而减小,重复频率随吸收泵浦功率的增加而提高。当吸收泵浦功率从1.44 W增加到8.16 W时,相应的脉冲宽度从1.2 μs压缩到358 ns,重复频率从275 kHz提高到1.4 MHz。导致脉冲宽度不断压缩的原因是随着吸收泵浦功率的增加,腔内光子数密度不断增加,饱和吸收体漂白变快,调Q时间变短。继续增加吸收泵浦功率,脉冲宽度可以继续被压缩,但考虑到功率过高会损伤晶体,便没有继续进行实验。实验使用光电探测器和数字示波器对激光器输出的脉冲激光进行扫描和记录,图4(a)和4(b)分别是数字示波器扫描时间为2 μs和200 ns时的脉冲波形图。图4(a)显示所获得的调Q脉冲激光输出存在轻微的波动主要是由于在激光器长时间的运转过程中,Nd ∶YVO4晶体内只有部分泵浦能量转化为激光,而其他能量会转换成热能,产生热效应现象,直接导致激光器谐振腔轻微的不稳定。
本文编号：3462856
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3462856.html
