ReSe2可饱和吸收体被动锁模掺Nd固体激光器研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luoye83
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超快激光在光通信、医疗诊断和工业材料加工等领域发挥着重要作用。而半导体泵浦的固体激光器以其输出功率大、光束质量好、成本低等优点越来越受到人们的重视。近年来,基于TMDs(过渡金属二硫化物)作为可饱和吸收体的被动调Q/锁模激光器可以产生窄脉冲宽度、高重复频率、宽光谱范围的脉冲输出。ReSe2(二硒化铼)作为一种新型TMDs二维材料,具有弱分层依赖、宽带饱和吸收、合适的饱和强度等特点,有利于通过非线性饱和吸收来启动鲁棒性的Q开关或锁模机制。基于以上特征,本文的主要研究内容如下:首先,我们实现了一种稳定的ReSe2被动调Q Nd:YAG固体激光器,该激光器在近室温的条件下,产生了接近重频理论极限的微秒脉冲输出。ReSe2作为优秀的可饱和吸收体在1.06μm波段具有很高的损耗调制性能,Nd:YAG被动调Q激光器在7.3 W的泵浦功率下,获得的脉冲重复频率高达274 k Hz,对应的脉冲宽度为1.08μs,单脉冲能量2.5μJ。当泵浦功率从4.4到7.3 W变化时,脉冲重复率从204到274 k Hz可调。实验过程中激光器运行稳定性良好,功率波动小于1%。为了进一步获得更窄脉冲宽度和更高重复频率的脉冲输出,在被动调Q的基础上,我们采用了锁模操作,并利用锁模理论和ABCD矩阵理论,选择了有效的V型谐振腔来压缩激光晶体和可饱和吸收体上的谐振腔模式半径,进而实现了一种ReSe2被动锁模的YVO4/Nd:YVO4激光器,在1.06μm波段可以稳定地获得瓦级纯连续波锁模输出。在复合YVO4/Nd:YVO4晶体的锁模激光器中,采用少层ReSe2作为可饱和吸收体,获得了基本重复频率为90.37 MHz的纳秒锁模脉冲输出。纯连续波锁模输出的最大功率高达1.1 W。大功率连续波锁模激光光源在时间分辨光谱、通信和检测等方面具有潜在的应用前景。同时,进一步研究了ReSe2可饱和吸收体的被动锁模腔内倍频Nd:YVO4/LBO绿光激光器的性能表现。当输入泵浦功率为10.9 W时,绿光脉冲激光器的输出功率最大为240 m W,脉冲宽度为3.5 ns,重复频率为87.51 MHz。此外,利用KTP作为倍频晶体,采用腔内倍频结构,保持相同的V型折叠腔,获得了平均输出功率为470 m W锁模绿光内腔倍频激光器。重复频率为87.13 MHz,与理论计算一致。
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