基于新型二維材料和半導(dǎo)體可飽和吸收體的全固態(tài)中紅外2μm波段調(diào)Q、雙調(diào)Q及鎖模激光特性研究.pdf

1、LD泵浦的全固態(tài)中紅外2μm波段脈沖激光器由于其在醫(yī)療、材料加工、科研、軍事以及作為其他中紅外激光泵浦源方面的廣泛應(yīng)用得到了人們越來越多的關(guān)注。各類新型二維材料為激光的發(fā)展進(jìn)步提供了新的機(jī)遇。鎖模激光技術(shù)作為產(chǎn)生超短脈沖激光的根本途徑，也成為當(dāng)前2μm波段脈沖激光發(fā)展中一個重要的研究領(lǐng)域。
　　論文以Tm3+摻雜和Tm3+/Ho3+共同摻雜晶體為激光增益介質(zhì)，分別利用不同新型二維光學(xué)材料和銻化物量子阱半導(dǎo)體材料為飽和吸收體，開展了

2、2μm波段調(diào)Q、雙調(diào)Q以及鎖模激光特性的研究。具體內(nèi)容總結(jié)如下:
　　Ⅰ.基于石墨烯(graphene)實(shí)現(xiàn)了2μm波段W級輸出，獲得最短脈寬為235 ns。
　?、?基于熱氧化分解法制備了二硫化鎢(WS2)，并進(jìn)行性能表征?；诖瞬牧?，實(shí)現(xiàn)了LD泵浦2μm波段Tm:LuAG晶體調(diào)Q輸出，最短脈寬為660 ns。
　?、?利用氣相沉積法得到了二硫化鉬(MoS2)并進(jìn)行表征，實(shí)現(xiàn)LD泵浦2μm波段Tm，Ho:YAP晶體調(diào)

3、Q脈沖激光輸出。
　?、?基于聲光/石墨烯(AOM/graphene)雙損耗調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了LD泵浦Tm:LuAG晶體全固態(tài)2μm波段脈沖激光運(yùn)轉(zhuǎn)，獲得的最大脈寬壓縮比和峰值功率提高比分別為3.11和97.4，同時(shí)輸出脈沖穩(wěn)定性得到了大幅度提升。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明雙損耗調(diào)制技術(shù)可用于2μm波段脈沖激光，并有效地壓縮脈寬，提高峰值功率和脈沖穩(wěn)定性。
　?、?基于電光/砷化鎵(EOM/GaAs)雙損耗調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了2μm波段Tm，Ho:

4、YAP脈沖激光運(yùn)轉(zhuǎn)，獲得的最短脈寬和最高峰值功率分別為28 ns和74 kW，這是目前為止LD泵浦全固態(tài)2μm波段脈沖激光的最大峰值功率。
　?、?基于碳納米管/石墨烯(MWCNT/graphene)雙損耗調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了2μm波段Tm:LuAG脈沖激光運(yùn)轉(zhuǎn)，并研究了雙被動開關(guān)調(diào)制技術(shù)脈寬壓縮機(jī)理。
　　研究結(jié)果表明，雙被動開關(guān)調(diào)制技術(shù)脈寬壓縮的原因不僅是雙被動開關(guān)調(diào)制下具有大的插入損耗，更是因?yàn)閮煞N不同材料具有不同渡越時(shí)間，

5、作用于不同的脈沖形成階段。
　?、?利用新型銻化物量子阱，實(shí)現(xiàn)了LD泵浦2μm波段Tm:LuAG超快運(yùn)轉(zhuǎn)，獲得的脈寬為13.6 ps，這是目前為止利用Tm:LuAG晶體得到的最短鎖模脈寬。
　　論文的主要創(chuàng)新工作包括:
　?、?首次實(shí)現(xiàn)了LD泵浦Tm:LuAG晶體全固態(tài)2μm波段graphene調(diào)Q激光輸出，獲得了2μm波段graphene調(diào)Q激光的最高輸出功率和最短脈寬。
　?、?證明了WS2在2μm波段具有飽

6、和吸收特性，并首次實(shí)現(xiàn)了2μm波段Tm:LuAG晶體WS2調(diào)Q激光輸出，最短脈寬660ns。
　?、?首次實(shí)現(xiàn)了LD泵浦2μm波段Tm，Ho:YAP晶體MoS2被動調(diào)Q運(yùn)轉(zhuǎn)，最短脈寬435 ns，峰值功率達(dá)10W以上。
　　Ⅳ.首次實(shí)現(xiàn)了LD泵浦2μm波段Tm:LuAG晶體AOM/graphene雙調(diào)Q激光輸出，最短脈寬170 ns，峰值功率達(dá)3117W。
　?、?首次實(shí)現(xiàn)了LD泵浦Tm，Ho:YAP晶體EOM/GaA