通過調Q技術產生的2 μm波段納秒激光在醫(yī)療、工業(yè)、通信、軍事等領域有著重要的應用。調Q技術主要有兩種,分別是利用聲光(電光)器件的聲光(電光)效應實現(xiàn)的主動調Q,以及利用Cr:YAG、GaAs、石墨烯等光可飽和吸收體實現(xiàn)的被動調Q。聲光(電光)器件結構繁冗、成本高昂,相比之下,飽和吸收體具有,結構簡單、成本低廉、結構緊湊等優(yōu)勢,更符合當前脈沖激光器向小型化、集成化、低能耗的發(fā)展需要。特別是近些年,人們發(fā)現(xiàn)石墨烯、碳納米管、金屬量子點等低維材料,雖然尺寸僅在納米到微米量級,但能表現(xiàn)出優(yōu)秀的可飽和吸收性能。因此新型納米飽和吸收體成為激光領域的研究熱點之一。基于此,本文探索了兩種新型納米材料,二維MoS2-黑磷復合納米材料以及零維液態(tài)金屬GaInSn納米球的制備方法、微觀形貌、內部結構、非線性光吸收等性能,并應用在2 μm波段Tm:YAP激光上成功實現(xiàn)了高效的被動調Q脈沖運轉。具體內容如下:1、緒論部分簡單回顧了2 μm 激光技術的研究和發(fā)展歷程,以及其在各個領域的應用,介紹了 LD泵浦的Tm:YAP激光器的能級結構和優(yōu)勢。分別介紹了主動調Q與被動調Q的原理與方法,以及各種常用被動調Q器件的優(yōu)缺點,調研了前人在主動和被動調Q方面的代表性工作。詳細介紹了 MoS2、黑磷以及表面等離子體納米材料這三種低維納米材料的光學性質,以及它們在2 μm被動調Q的研究進展。2、從動力學和非線性光學的角度描述了可飽和吸收的機理。在二能級系統(tǒng)下推導了可飽和吸收系數隨光強變化的公式,并從基本非線性光學原理出發(fā)推導了三階非線性吸收系數表達式。然后,從腔損耗和增益的角度,分析了被動調Q的過程,以及可飽和吸收體在其中起到的作用。3、實現(xiàn)了基于MoS2-BP復合飽和吸收體材料的2 μm調Q激光。主要包括三個部分,首先是介紹了二維材料樣品制備的常用方法以及它們的優(yōu)缺點,并介紹了我們利用液相剝離法制備MoS2和BP的步驟;其次,介紹了二維材料表征的常用方法,以及我們樣品表征的結果,包括對樣品微觀形貌、拉曼光譜、線性和非線性吸收性質的表征;最后,在全固態(tài)Tm:YAP激光器中對比研究了 MoS2、BP和MoS2-BP復合材料的被動調Q的性能,并對實驗結果進行了討論。4、實現(xiàn)了基于液態(tài)金屬GaInSn飽和吸收體的2 μm調Q激光。主要分為三個部分,首先是樣品的制備,介紹了金屬納米材料的常用制備方法,以及我們采用超聲法制備GaInSn納米球的步驟;樣品表征部分,重點介紹了樣品的光學性質的表征,包括不同超聲時間的樣品線性吸收光譜的變化,以及非線性吸收特性;進而介紹了利用這種材料在2 μm實現(xiàn)被動調Q的結果,以及與1.3 μ被動調Q實驗結果的對比和討論。
【學位單位】：南京大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TN24

【參考文獻】

相關期刊論文 前1條

1 馬志軍;魏榮妃;胡忠亮;邱建榮;;2D材料和準2D材料的非線性光學特性及應用[J];中國激光;2017年07期

相關博士學位論文 前1條

1 徐金龍;基于石墨烯鎖模全固態(tài)超快激光器件研究[D];山東大學;2012年

本文編號：2812490