基于金納米材料的被動(dòng)調(diào)Q固體激光器研究.pdf

1、在我國(guó)制造業(yè)面臨轉(zhuǎn)型的形勢(shì)下，短脈沖激光器扮演著重要的角色。不同波長(zhǎng)的激光具有不同的應(yīng)用。1.06μm激光常用于美容手術(shù)和材料加工;1.1μm激光可用作倍頻產(chǎn)生555 nm黃綠光;1.3μm波段激光正好處于光纖的低損耗和低色散波段，因此可用作光纖通信里的光源。激光行業(yè)的發(fā)展也引起了人們對(duì)增益介質(zhì)和飽和吸收體等器件的研究。金納米材料是最近才引起關(guān)注的新型飽和吸收體，它的光學(xué)性質(zhì)與它的結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)，尤其是金納米棒表面等離子體共振吸收峰的位置

2、和它的長(zhǎng)徑比大小有關(guān)，隨著長(zhǎng)徑比變大，它的吸收峰能從可見光開始紅移，最遠(yuǎn)可達(dá)到近紅外波段。因此研究金納米材料這種吸收峰可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)的飽和吸收體，對(duì)工作在不同波段的激光器都有重要意義。
　　本論文的重點(diǎn)是不同波段的固體激光器使用金納米材料飽和吸收體調(diào)Q的運(yùn)轉(zhuǎn)特性。論文中使用了兩種增益介質(zhì):Nd:YAG和Nd:GYSGG，它們具有不同的物理和光學(xué)特性。實(shí)驗(yàn)中以半導(dǎo)體激光器作為泵浦源，使用Nd:YAG晶體實(shí)現(xiàn)了1.06μm、1.

3、1μm和1.3μm三種波段的激光器，并且1.3μm激光器工作在雙波長(zhǎng)，所以文中還研究了雙波長(zhǎng)激光器運(yùn)轉(zhuǎn)的條件。使用Nd:GYSGG產(chǎn)生了1.06μm附近的雙波長(zhǎng)激光輸出。然后使用金納米材料飽和吸收體分別對(duì)這幾種波段的激光器調(diào)Q，研究了它們的平均功率、脈寬和重復(fù)頻率等特性。主要工作包括以下幾點(diǎn):
　　1.研究了短脈沖激光器在最近幾年的發(fā)展?fàn)顩r，討論了金納米材料的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)幾種傳統(tǒng)的飽和吸收體(Cr:YAG，SESAM)和幾種新型飽和吸

4、收體例如石墨烯、碳納米管等新材料做了介紹，然后又對(duì)金納米材料最新的研究情況和它在激光器中的應(yīng)用做了介紹。
　　2.在半導(dǎo)體激光器泵浦的Nd:YAG激光器中使用金納米棒實(shí)現(xiàn)了脈沖運(yùn)轉(zhuǎn)的Nd:YAG1064 nm激光器。最大輸出功率為101.3 mW，最短脈寬為223ns，是目前使用金納米棒飽和吸收體調(diào)Q的激光器所產(chǎn)生的最短脈沖。首次使用金納米棒飽和吸收體對(duì)雙波長(zhǎng)1059/1062 nm Nd:GYSGG激光器調(diào)Q。獲得了最短516

5、ns的脈沖，重復(fù)頻率為110 kHz，平均功率為49.5 mW。
　　3.通過對(duì)諧振腔輸出鏡的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了Nd:YAG1112 nm激光器的運(yùn)轉(zhuǎn)，研究了它在不同輸出鏡下的功率特性。然后使用金納米棒對(duì)它調(diào)Q，分別產(chǎn)生了最短504 ns、120 kHz、1.5μJ和619 ns、200 kHz、1.18μJ的脈沖。
　　4.本論文首次使用吸收峰在1280 nm的金納米棒飽和吸收體對(duì)1319/1338 nm雙波長(zhǎng)激光器調(diào)Q，研究了雙