基于石墨烯量子点的全固态调Q脉冲激光器实验研究
发布时间：2021-12-31 20:15
全固态被动调Q激光器由于其在微机械加工、激光测距、遥感、显微外科与非线性变频等领域的广泛应用而备受关注。与主动调Q激光器相比,采用可饱和吸收材料的激光系统具有体积小、简单、成本低等优点。据报道,半导体材料如Ga As、半导体饱和吸收镜（SESAMs）、石墨烯（Gr）以及二硫化钼(Mo S2)为代表的新型“类石墨烯”二维材料已被用作Q开关元件来产生激光脉冲。近年来,量子点（QDs）由于相对较宽的吸收谱,更低的饱和通量,更快的恢复时间和更低的非饱和损耗成为一种新的很有吸引力的非线性光学材料,在超短脉冲激光器中具有至关重要的应用。本论文主要研究了石墨烯量子点（GQDs）在全固态激光器中的被动调Q特性:（1）利用水热法制备了石墨烯量子点（GQDs）溶液并获得了性能优良的GQDs SA,借助Raman、XRD、TEM及Z-scan对GQDs SA进行了微观结构与光电性能表征测试,对制备的GQDs质量优劣进行评估。通过非线性测试测得GQDs SA的调制深度为6.2%,饱和光强为19.6 MW/cm2。（2）研究了LD泵浦Nd:YVO4
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
石墨烯结构图
南京信息工程大学硕士学位论文10二维材料在被动调Q应用中也显示出巨大的前景，如CNT、MoS2、石墨烯等。石墨烯的缺点是调制深度很低（通常每层1%[39-40]）,而CNT由于管径宽而产生高损耗，以覆盖更宽的带宽[41]。由于可见光区带隙大，TMD材料如MoS2在近红外和中红外区域的性能受到限制。图1.7石墨烯结构图d.量子点材料调Q图1.8GQDs模型分子结构QDs是由AlexeiEkimov[42]在20世纪80年代初发现的，是由MarkReed发明的。与量子阱相比，量子点原则上可以提供更低的饱和通量、更快的恢复时间和更低的非饱和损耗。GQDs材料与Gr相比，它不仅具有相应的Gr性能，与此同时，也打开了Gr的带隙并且可通过调节GQDs尺寸大小来调节带隙。1.3量子点材料现状20世纪70年代，量子点这种半导体纳米材料由于其特殊的性质引发了众多学科科研人员的关注。它的超小尺寸引发了量子限制效应，并且其激发波长范围广，荧光寿命长，量子产率高等独特的光学特性使得科研人员将主要研究方向集中于其光电性质上。随着时间推移，科研人员逐渐研究其在其他领域的应用。1998年，Alivisatos和
挠τ靡踩〉昧讼嘤Φ慕?埂?一般来说，体材料由于其电子波长远远小于体材料尺寸，所以其量子限域效应不明显。纳米材料的尺寸已经缩小至纳米级，纳米材料又乐意分成二维、一维与零维纳米材料。二维纳米材料也可称为量子阱材料，其意味着材料中三个维度只有其中一个维度为纳米尺度，其形状是平面的，如纳米薄膜与超晶格材料；一维纳米材料也可称为量子线，其意味着材料中三个维度只有其中两个维度为纳米尺度，其形状是长条状，如纳米棒与纳米带；零维纳米材料即量子点，其意味着材料中的三个维度都是纳米尺度,其形状为点状的。图1.9是体材料、量子阱、量子线以及量子点的比较。图1.9量子阱、量子线、量子点与体材料的比较量子点是尺寸约为1nm-10nm的准零维半导体纳米晶体。每个量子点Ibanez都均匀的分散在光学透明材料中，如玻璃或者聚合物薄膜之中。量子点材料的形状一般是球形，但由于量子点不同的合成过程与化学组成，其中有些量子点材料的形状可能为棒状或者其他形状。到目前为止，量子点材料的制备方法已经多种多样，如水热法、外延生长法以及溶胶凝胶法等。由于制备技术的提高，量子点材料的荧光量子产率得到了很大的提高，也很好的改善了其稳定性并且在一定程度上降低了毒性。目前合成的量子点材料的种类种类较多，如CdSe、PbS、CdTe以及GQDs等。人工合成的量子点材料的吸收和辐射谱可以覆盖很宽的波带。按结构划分，量子点的结构主要可以分成三类：(1)核结构的量子点。如PbS、PbSe等。(2)只有一层包覆层的核壳特征的量子点。如CdTe、CdS/ZnO等。(3)有多层包覆层的核壳特征的量子点。如CdS/HgS/CdS等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]1.57 MW peak power pulses generated by a diode-pumped Q-switched Nd:LuAG ceramic laser[J]. 马剑,陆婷婷,朱小磊,姜本学,张攀德,陈卫标. Chinese Optics Letters. 2017(12)
[2]CsPbBr3 perovskite quantum dots: saturable absorption properties and passively Q-switched visible lasers[J]. JINGZHOU LI,HONGXING DONG,BIN XU,SAIFENG ZHANG,ZHIPING CAI,JUN WANG,LONG ZHANG. Photonics Research. 2017(05)
[3]PMMA-doped CdSe quantum dots as saturable absorber in a Q-switched all-fiber laser[J]. M.B.Hisyam,M.F.Rusdi,A.A.Latiff,S.W.Harun. Chinese Optics Letters. 2016(08)
[4]硒化铅量子点聚乙烯醇薄膜的三阶非线性光学特性[J]. 曾海军,郑淼,韩俊鹤,顾玉宗. 光子学报. 2014(05)
[5]CdSe量子点的线性和非线性光学特性[J]. 朱宝华,王芳芳,张琨,马国宏,顾玉宗,郭立俊,钱士雄. 物理学报. 2008(10)
[6]Fe2O3纳米微粒溶胶非线性光学特性的Z-扫描研究[J]. 余保龙,张桂兰,汤国庆,吴晓春,陈文驹,杨斌洲. 物理学报. 1997(03)
[7]GaAs颗粒镶嵌薄膜的非线性光学性质研究[J]. 姚伟国,石旺舟,林揆训,戚震中,何怡贞. 中国科学（A辑 数学 物理学 天文学 技术科学）. 1996(07)
硕士论文
[1]石墨烯量子点的可控制备及其在光电器件中的应用[D]. 张庆.苏州大学 2015
[2]泵浦光对二极管泵浦固体激光器转换效率的影响[D]. 靳文龙.西安电子科技大学 2011
[3]慢速Z扫描测量方法的理论与实验研究[D]. 陈强.吉林大学 2006
本文编号：3560903
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
石墨烯结构图
南京信息工程大学硕士学位论文10二维材料在被动调Q应用中也显示出巨大的前景，如CNT、MoS2、石墨烯等。石墨烯的缺点是调制深度很低（通常每层1%[39-40]）,而CNT由于管径宽而产生高损耗，以覆盖更宽的带宽[41]。由于可见光区带隙大，TMD材料如MoS2在近红外和中红外区域的性能受到限制。图1.7石墨烯结构图d.量子点材料调Q图1.8GQDs模型分子结构QDs是由AlexeiEkimov[42]在20世纪80年代初发现的，是由MarkReed发明的。与量子阱相比，量子点原则上可以提供更低的饱和通量、更快的恢复时间和更低的非饱和损耗。GQDs材料与Gr相比，它不仅具有相应的Gr性能，与此同时，也打开了Gr的带隙并且可通过调节GQDs尺寸大小来调节带隙。1.3量子点材料现状20世纪70年代，量子点这种半导体纳米材料由于其特殊的性质引发了众多学科科研人员的关注。它的超小尺寸引发了量子限制效应，并且其激发波长范围广，荧光寿命长，量子产率高等独特的光学特性使得科研人员将主要研究方向集中于其光电性质上。随着时间推移，科研人员逐渐研究其在其他领域的应用。1998年，Alivisatos和
挠τ靡踩〉昧讼嘤Φ慕?埂?一般来说，体材料由于其电子波长远远小于体材料尺寸，所以其量子限域效应不明显。纳米材料的尺寸已经缩小至纳米级，纳米材料又乐意分成二维、一维与零维纳米材料。二维纳米材料也可称为量子阱材料，其意味着材料中三个维度只有其中一个维度为纳米尺度，其形状是平面的，如纳米薄膜与超晶格材料；一维纳米材料也可称为量子线，其意味着材料中三个维度只有其中两个维度为纳米尺度，其形状是长条状，如纳米棒与纳米带；零维纳米材料即量子点，其意味着材料中的三个维度都是纳米尺度,其形状为点状的。图1.9是体材料、量子阱、量子线以及量子点的比较。图1.9量子阱、量子线、量子点与体材料的比较量子点是尺寸约为1nm-10nm的准零维半导体纳米晶体。每个量子点Ibanez都均匀的分散在光学透明材料中，如玻璃或者聚合物薄膜之中。量子点材料的形状一般是球形，但由于量子点不同的合成过程与化学组成，其中有些量子点材料的形状可能为棒状或者其他形状。到目前为止，量子点材料的制备方法已经多种多样，如水热法、外延生长法以及溶胶凝胶法等。由于制备技术的提高，量子点材料的荧光量子产率得到了很大的提高，也很好的改善了其稳定性并且在一定程度上降低了毒性。目前合成的量子点材料的种类种类较多，如CdSe、PbS、CdTe以及GQDs等。人工合成的量子点材料的吸收和辐射谱可以覆盖很宽的波带。按结构划分，量子点的结构主要可以分成三类：(1)核结构的量子点。如PbS、PbSe等。(2)只有一层包覆层的核壳特征的量子点。如CdTe、CdS/ZnO等。(3)有多层包覆层的核壳特征的量子点。如CdS/HgS/CdS等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]1.57 MW peak power pulses generated by a diode-pumped Q-switched Nd:LuAG ceramic laser[J]. 马剑,陆婷婷,朱小磊,姜本学,张攀德,陈卫标. Chinese Optics Letters. 2017(12)
[2]CsPbBr3 perovskite quantum dots: saturable absorption properties and passively Q-switched visible lasers[J]. JINGZHOU LI,HONGXING DONG,BIN XU,SAIFENG ZHANG,ZHIPING CAI,JUN WANG,LONG ZHANG. Photonics Research. 2017(05)
[3]PMMA-doped CdSe quantum dots as saturable absorber in a Q-switched all-fiber laser[J]. M.B.Hisyam,M.F.Rusdi,A.A.Latiff,S.W.Harun. Chinese Optics Letters. 2016(08)
[4]硒化铅量子点聚乙烯醇薄膜的三阶非线性光学特性[J]. 曾海军,郑淼,韩俊鹤,顾玉宗. 光子学报. 2014(05)
[5]CdSe量子点的线性和非线性光学特性[J]. 朱宝华,王芳芳,张琨,马国宏,顾玉宗,郭立俊,钱士雄. 物理学报. 2008(10)
[6]Fe2O3纳米微粒溶胶非线性光学特性的Z-扫描研究[J]. 余保龙,张桂兰,汤国庆,吴晓春,陈文驹,杨斌洲. 物理学报. 1997(03)
[7]GaAs颗粒镶嵌薄膜的非线性光学性质研究[J]. 姚伟国,石旺舟,林揆训,戚震中,何怡贞. 中国科学（A辑 数学 物理学 天文学 技术科学）. 1996(07)
硕士论文
[1]石墨烯量子点的可控制备及其在光电器件中的应用[D]. 张庆.苏州大学 2015
[2]泵浦光对二极管泵浦固体激光器转换效率的影响[D]. 靳文龙.西安电子科技大学 2011
[3]慢速Z扫描测量方法的理论与实验研究[D]. 陈强.吉林大学 2006
本文编号：3560903
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