利用氧化石墨烯鎖模及納秒脈沖產(chǎn)生的研究.pdf

1、超短激光脈沖具有脈沖寬度窄、峰值功率高特點(diǎn),在物理學(xué)、材料學(xué)、軍事技術(shù)、通訊技術(shù)等眾多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。超短脈沖的產(chǎn)生通常采用調(diào)Q技術(shù)和鎖模技術(shù),利用調(diào)Q技術(shù)可以獲得納秒量級的脈沖,利用鎖模技術(shù)可以獲得皮秒至飛秒量級的激光脈沖。調(diào)Q及鎖模技術(shù)都有多種方式,其中將可飽和吸收材料插入激光諧振腔內(nèi)的被動(dòng)調(diào)Q及被動(dòng)鎖模技術(shù)備受人們關(guān)注。被動(dòng)調(diào)Q及被動(dòng)鎖模技術(shù)結(jié)構(gòu)簡單、成本較低,這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵是可飽和吸收材料的選擇。它經(jīng)歷了有機(jī)染料、色心晶體(

2、如IV:LiF)、鈦寶石、半導(dǎo)體可飽和吸收鏡(SESAM)、石墨烯材料等。其中,石墨烯和氧化石墨烯的制備工藝簡單、光學(xué)性質(zhì)獨(dú)特,是新型的可飽和吸收體材料;Cr4+:YAG工作在0.9-1.2微米范圍、性能優(yōu)良,也是近些年來比較受關(guān)注的被動(dòng)光開關(guān)?；诖?本論文利用氧化石墨烯和Cr4+:YAG對摻餌光纖被動(dòng)鎖模和固體激光器被動(dòng)調(diào)Q進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和理論分析。
　　1.氧化石墨烯及其可飽和吸收體的制備和表征。用改進(jìn)的Hummers方法制

3、備出氧化石墨,然后利用超聲剝離的方法制備了氧化石墨烯溶液。用離心方式分離出不同尺寸的氧化石墨烯,并制備了光纖激光器所需的可飽和吸收體并對制備的可飽和吸收體進(jìn)行了表征。
　　2.氧化石墨烯被動(dòng)鎖模的研究。對摻鉺光纖的熒光和光譜邊帶參數(shù)進(jìn)行了理論分析,為光纖激光器的設(shè)計(jì)提供了理論指導(dǎo)。將制備的氧化石墨烯-PVA薄膜插入摻鉺光纖激光器,實(shí)現(xiàn)了被動(dòng)鎖模脈沖輸出,重復(fù)頻率為9.26MHz,中心波長為1531.50nm,3dB帶寬為1.38n

4、m,脈沖寬度為1.78ps。
　　3.Nd:YVO4固體激光器 Cr4+:YAG調(diào) Q運(yùn)轉(zhuǎn)研究。以 Nd:YVO4為增益物質(zhì), Cr4+:YAG為可飽和吸收體被動(dòng)調(diào)Q元件,通過控制晶體溫度和輸出率來實(shí)現(xiàn)對脈沖寬度和重復(fù)頻率的調(diào)制。當(dāng)晶體溫度為33℃、激光諧振腔輸出鏡的輸出率為15％時(shí),在1.62W的泵浦功率下,獲得的激光脈沖的脈沖寬度為5.56 ns,單脈沖峰值功率為24.38 kW。
　　4.Nd:YVO4固體激光器自調(diào)