新型材料金纳米笼的被动调Q特性研究

论文摘要

调Q脉冲激光器因其具有稳定的输出脉冲,较高的峰值功率以及对外界环境要求比较低的优点,在生物医学、机械加工、军事科学、遥感等领域得到了广泛的应用。伴随着脉冲激光器的高速发展,作为核心部位的饱和吸收体也成为众多研究人员的关注焦点。许多新型可饱和吸收体不断涌现出来,如石墨烯、碳纳米管、拓扑绝缘体等等。但是这些新兴材料却存在同样的缺点,就是吸收峰覆盖范围过大,不能仅对单一的波长起作用。金纳米材料的出现成功解决了这一问题,仅仅通过改变其尺寸大小就可以灵活地改变吸收峰的位置和形状,做到对专一波长进行吸收。而金纳米笼由于其特殊的内部中空和多孔壁的结构,不仅可以通过改变尺寸大小来改变吸收峰的位置,还可以通过改变孔隙率来改变其散射截面和吸收截面的相对强度,做到对其参数更加精确地控制。本文主要是研究了新型材料金纳米笼在固体激光器中的被动调Q特性。以金纳米笼作为饱和吸收体分别置于Nd:YVO4、Nd:GAGG和Nd:YAG固体激光器中,研究其在1064 nm、1106 nm和1123 nm波长处的脉冲输出特性。通过得到的调Q脉冲的参数,分析金纳米笼在固体激光器中的被动调Q性能。具体研究工作如下:1.根据金纳笼的光学特性和制备方法,分析了其特有的结构所带来的优势,测量并研究了其饱和吸收特性。以金纳米笼作为饱和吸收体探索其在Nd:YVO4激光器中被动调Q的可行性,分别使用输出镜透过率不同的谐振腔,最后成功实现了调Q运转。在透过率为4%时,得到了 143 ns的最窄脉宽和467kHz的最大重复频率,此时泵浦功率为5.98 W,平均输出功率为211 mW。2.首次将金纳米笼与Nd:GAGG晶体组合,研究了基于金纳米笼的1106 nm Nd:GAGG被动调Q固体激光器。虽然由于损耗过大使得输出功率较低,但是最终得到了被动调Q脉冲,证明金纳米笼在Nd:GAGG的激光器中仍然可以完成被动调Q过程。在泵浦功率为7.69 W时,得到的脉冲最大平均输出功率为121 mW,最小脉宽为370 ns,重复频率达到170 kHz,相应的光转换效率为1.6%。3.分别研究了 MoS2和金纳米笼作为饱和吸收体的1123 nm Nd:YAG调Q激光器,比较两种饱和吸收材料的被动调Q性能。在MoS2饱和吸收体的被动调Q激光器中,当入射泵浦光的功率为6.81 W时,得到了最大平均输出功率为208 mW,最窄脉宽为412 ns和最大重复频率为233 kHz的调Q脉冲。在金纳米笼饱和吸收体的调Q激光器中,当入射泵浦光功率为6.04 W时,得到了最大平均输出功率为221 mW,最窄脉宽为253 ns和最大重复频率为326 kHz的调Q脉冲。证明了金纳米笼比MoS2在1123 nm处有更好的被动调Q性能,是一种非常有潜力的饱和吸收体。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘丙海

导师: 李平

关键词: 被动调,金纳米笼,晶体,饱和吸收体

来源: 山东大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 山东大学

分类号: TN248.1

总页数: 64

文件大小: 5749K

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标签：被动调论文;  金纳米笼论文;  晶体论文;  饱和吸收体论文;