基于金纳米材料的被动调Q固体激光器研究

发布时间：2017-12-06 10:10

  本文关键词：基于金纳米材料的被动调Q固体激光器研究

  更多相关文章： 被动调Q 金纳米棒 金纳米三角片 双波长激光器

【摘要】：在我国制造业面临转型的形势下,短脉冲激光器扮演着重要的角色。不同波长的激光具有不同的应用。1.06 μm激光常用于美容手术和材料加工;1.1 μm激光可用作倍频产生555 nm黄绿光;1.3 μm波段激光正好处于光纤的低损耗和低色散波段,因此可用作光纤通信里的光源。激光行业的发展也引起了人们对增益介质和饱和吸收体等器件的研究。金纳米材料是最近才引起关注的新型饱和吸收体,它的光学性质与它的结构尺寸有关,尤其是金纳米棒表面等离子体共振吸收峰的位置和它的长径比大小有关,随着长径比变大,它的吸收峰能从可见光开始红移,最远可达到近红外波段。因此研究金纳米材料这种吸收峰可以根据需要进行调节的饱和吸收体,对工作在不同波段的激光器都有重要意义。本论文的重点是不同波段的固体激光器使用金纳米材料饱和吸收体调Q的运转特性。论文中使用了两种增益介质:Nd:YAG和Nd:GYSGG,它们具有不同的物理和光学特性。实验中以半导体激光器作为泵浦源,使用Nd:YAG晶体实现了 1.06μm、1.1 μm和1.3 μm三种波段的激光器,并且1.3 μm激光器工作在双波长,所以文中还研究了双波长激光器运转的条件。使用Nd:GYSGG产生了 1.06 μm附近的双波长激光输出。然后使用金纳米材料饱和吸收体分别对这几种波段的激光器调Q,研究了它们的平均功率、脉宽和重复频率等特性。主要工作包括以下几点:1.研究了短脉冲激光器在最近几年的发展状况,讨论了金纳米材料的优点。对几种传统的饱和吸收体(Cr:YAG,SESAM)和几种新型饱和吸收体例如石墨烯、碳纳米管等新材料做了介绍,然后又对金纳米材料最新的研究情况和它在激光器中的应用做了介绍。2.在半导体激光器泵浦的Nd:YAG激光器中使用金纳米棒实现了脉冲运转的Nd:YAG 1064 nm激光器。最大输出功率为101.3 mW,最短脉宽为223ns,是目前使用金纳米棒饱和吸收体调Q的激光器所产生的最短脉冲。首次使用金纳米棒饱和吸收体对双波长1059/1062 nm Nd:GYSGG激光器调Q。获得了最短516 ns的脉冲,重复频率为110 kHz,平均功率为49.5 mW。3.通过对谐振腔输出镜的设计实现了 Nd:YAG 1112nm激光器的运转,研究了它在不同输出镜下的功率特性。然后使用金纳米棒对它调Q,分别产生了最短504 ns、120 kHz、1.5 μJ和619 ns、200 kHz、1.18 μJ的脉冲。4.本论文首次使用吸收峰在1280 nm的金纳米棒饱和吸收体对1319/1338 nm双波长激光器调Q,研究了双波长激光的运转条件。获得了最短404 ns的脉冲,重复频率为150 kHz,平均功率为147 mW。5.本论文首次研究了金纳米三角片在激光器中的调Q特性。论文中金纳米三角片的吸收峰在1.1μm左右,将其作为饱和吸收体放入1064 nm Nd:YAG激光器和1059/1062 nmNd:GYSGG激光器中,分别得到了最短275 ns、220 kHz、171 mW和374 ns、250 kHz、75 mW的脉冲。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN248

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本文编号：1258225