【摘 要】
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短脉冲固体激光器因其具有稳定耐用、脉冲能量高、激发波长多等优点在激光测距、激光加工、激光医疗等实用型科学技术领域有着广阔的应用前景。可饱和吸收体非线性调制器件是实现短脉冲被动调Q固体激光器的核心器件。性能稳定的可饱和吸收体是制约短脉冲激光器的发展的重要环节,因此,探索性能优异的可饱和吸收体的材料和可饱和吸收体的制备方法已经成为一个备受关注的热点研究。本论文通过旋涂方法制备了 CH3NH3PbI3钙
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短脉冲固体激光器因其具有稳定耐用、脉冲能量高、激发波长多等优点在激光测距、激光加工、激光医疗等实用型科学技术领域有着广阔的应用前景。可饱和吸收体非线性调制器件是实现短脉冲被动调Q固体激光器的核心器件。性能稳定的可饱和吸收体是制约短脉冲激光器的发展的重要环节,因此,探索性能优异的可饱和吸收体的材料和可饱和吸收体的制备方法已经成为一个备受关注的热点研究。本论文通过旋涂方法制备了 CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜可饱和吸收体和高损伤阈值的溶胶凝胶二硫化钼薄膜可饱和吸收体,通过Langmuir-Blodgett方法分别制备了氧化石墨烯、二硫化钼和二硫化钨薄膜可饱和吸收体,通过磁控溅射方法制备了碳化钼薄膜可饱和吸收体。对以上薄膜可饱和吸收体进行表征以及光学特性的研究。最后,将这些可饱和吸收体分别应用于掺钕固体激光器中,实现了稳定的调Q脉冲输出。本文研究内容包括三个方面:1.利用旋涂方法制备了两种CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜吸收体,并将其分别应用于Nd:YAG和Nd:YVO4固体激光器中,分别在中心波长为1.06μm和1.34μm处实现了稳定的被动调Q脉冲输出,实验表明CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜材料可以作为一种性能优异的可饱和吸收体并将其应用于固体激光器中。另外通过旋涂方法制备了高损伤阈值的溶胶凝胶二硫化钼薄膜可饱和吸收体,并将其应用于Nd:YAG固体激光器中,获得平均功率高达3.22 W的调Q脉冲输出,实验结果表明了利用溶胶凝胶法制备高损伤阈值的新型可饱和吸收体器件在实现高功率固体脉冲激光器中存在巨大的应用优势与潜力。2.提出利用Langmuir-Blodgett拉膜方法在不同衬底上制备二维纳米材料可饱和吸收薄膜的新方法。Langmuir-Blodgett方法可以在常温常压的条件下制备出均匀性高以及厚度可控的薄膜可饱和吸收体。本文通过Langmuir-Blodgett方法制备了三种不同材料的可饱和吸收体:第一种是在高透过率石英衬底上分别制备了不同表面压下（22 mN/m和38 mN/m）的氧化石墨烯薄膜可饱和吸收体,并将它们分别应用于Nd:YAG激光器中,获得中心波长为1.06μm稳定调Q脉冲输出,最短脉宽为156 ns和最大平均输出功率为1.313 W。第二种是基于高反射率的银镜衬底上制备反射型二硫化钼薄膜可饱和吸收体,首先通过电子束蒸发技术在石英玻璃上制备反射镜,其次通过Langmuir-Blodgett方法在反射镜上制备二硫化钼薄膜可饱和吸收体,最后将二硫化钼可饱和吸收体插入V型Nd:GdVO4激光器腔中,获得了最大平均功率为0.89W,最短脉宽为91.6 ns的稳定调Q脉冲输出。第三种是在高透过率石英衬底上通过Langmuir-Blodgett方法制备透射型二硫化钨薄膜可饱和吸收体,通过将其插入Nd:GdVO4线性激光器腔中,获得了稳定的调Q激光输出,最大平均输出功率为811 mW,最短脉冲持续时间为337 ns。实验结果表明Langmuir-Blodgett拉膜法是一种可行的常温常压下制备薄膜可饱和吸收体的方法,并在固体脉冲激光器中有巨大的应用潜力。3.利用磁控溅射的方法,分别在石英片衬底上和反射镜上制备出透射型和反射型两种薄膜可饱和吸收体。通过磁控溅射法在高透过率石英衬底上溅射高纯度碳化钼材料获得透射型碳化钼薄膜可饱和吸收体,并且在1.06μm和1.34 μm波段表现出良好的非线性饱和吸收特性,调制深度分别为10.39%和8.89%。将其分别应用于Nd:YAG和Nd:YVO4线性激光腔中,分别获得中心波长1.06 μm、最大平均功率为547 mW、脉冲宽度为136 ns的稳定调Q激光器和中心波长1.34 μm、最大平均功率为236 mW、脉冲宽度为222 ns的稳定调Q激光器;反射型可饱和吸收体是通过磁控溅射法在高反射率反射镜上溅射碳化钼材料获得碳化钼薄膜可饱和吸收体,将其分别应用于V型Nd:YAG和Nd:YVO4激光腔中,分别获得中心波长为1.06 μm和1.34 μm稳定调Q激光脉冲输出,相应的最大平均功率分别为257 mW和293 mW,脉冲宽度为254 ns和313 ns。实验表明采用磁控溅射方法可以获得表面均匀的薄膜可饱和吸收体。碳化钼2D材料作为可饱和吸收体在固体激光器中具有很大的应用前景。
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