基于新型可飽和吸收體的全固態(tài)被動(dòng)調(diào)Q激光特性研究.pdf

1、全固態(tài)激光器是以半導(dǎo)體激光器作抽運(yùn)光源的，激光工作物質(zhì)、泵浦源等部分均為固體物質(zhì)構(gòu)成的激光產(chǎn)生裝置。由于它輸出的激光具有轉(zhuǎn)換效率高、可靠性強(qiáng)、光束質(zhì)量高、成本低廉的優(yōu)勢(shì)，已成為目前工業(yè)市場(chǎng)和軍事領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的激光光源。與此同時(shí)，隨著近年來(lái)短脈沖激光技術(shù)的不斷發(fā)展，基于可飽和吸收體的全固態(tài)激光器被動(dòng)調(diào)Q技術(shù)逐漸成為了研究微觀世界、信息通訊和材料精細(xì)加工的一種重要的手段。同時(shí)，作為調(diào)Q元件的可飽和吸收材料的性能對(duì)激光器的激光輸出特性有十分

2、重要的影響。響應(yīng)時(shí)間短、吸收波長(zhǎng)寬、光學(xué)損耗低并具有很強(qiáng)非線性效應(yīng)的新型可飽和吸收材料不斷地出現(xiàn)，受到人們的廣泛關(guān)注和重視，成為了被動(dòng)調(diào)Q技術(shù)的研究熱點(diǎn)。
　　本文采用新型單壁碳納米管和砷化鎵材料作為可飽和吸收體，分別實(shí)現(xiàn)了1μm和2μm波段被動(dòng)調(diào)Q全固態(tài)激光器的穩(wěn)定輸出。砷化鎵材料已經(jīng)被廣泛用作為調(diào)Q元件，實(shí)現(xiàn)了多種不同增益介質(zhì)的固態(tài)被動(dòng)調(diào)Q激光器，然而在2μm波段還尚未有人進(jìn)行有關(guān)砷化鎵可飽和吸收特性的研究。本文通過(guò)摻雜的方式

3、對(duì)砷化鎵材料進(jìn)行改良，使用離子注入法成功制備了Bi摻雜砷化鎵材料。對(duì)摻Bi砷化鎵和純凈砷化鎵材料作為可飽和吸收體的Tm∶LuAG被動(dòng)調(diào)Q激光器進(jìn)行了輸出特性的實(shí)驗(yàn)研究。另一方面，碳納米管作為新型的可飽和吸收體，具有很寬的吸收光譜，良好的導(dǎo)熱性能，損傷閾值高，恢復(fù)時(shí)間短的特點(diǎn)。本文使用液相排布的方式實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)單壁碳納米管溶液的制備，并對(duì)使用碳管溶液作為調(diào)Q元件的激光器輸出特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。論文具體工作內(nèi)容如下:
　　(1)首先

4、簡(jiǎn)要分析了砷化鎵材料在2μm波段固態(tài)激光器中的應(yīng)用前景，介紹了離子注入法對(duì)半導(dǎo)體材料進(jìn)行稀土離子摻雜的工作原理，利用離子注入法和熱退火處理完成了摻Bi砷化鎵材料的制備。然后使用該摻Bi砷化鎵以及未摻雜的純凈砷化鎵材料作為可飽和吸收體，對(duì)兩種樣品分別實(shí)現(xiàn)的Tm∶LuAG被動(dòng)調(diào)Q固體激光器輸出特性實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。證實(shí)了砷化鎵材料在2μm波段下的可飽和吸收作用和離子摻雜對(duì)砷化鎵材料可飽和吸收特性的改良效果。
　　(2)介紹了網(wǎng)狀

5、結(jié)構(gòu)單壁碳納米管可飽和吸收液的制備方式，在碳納米管粉末溶解于水的過(guò)程中引入了新型非離子型表面活性劑來(lái)幫助單壁碳納米管粉末的分散，利用新型表面活性劑的自組裝特性實(shí)現(xiàn)了單壁碳納米管可飽和吸收液的網(wǎng)狀排布。使用制備得到的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)單壁碳納米管溶液和未經(jīng)處理的參照碳管溶液作調(diào)Q元件搭建了Nd∶YVO4被動(dòng)調(diào)Q激光器。對(duì)兩種樣品作為可飽和吸收體時(shí)的激光輸出特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)量和對(duì)比。同時(shí)對(duì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)碳納米管溶液的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，分析了網(wǎng)狀排布對(duì)碳管