基于二硫化钼(MoS2)饱和吸收体LD泵浦脉冲激光特性研究

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LD泵浦的全固态激光器(简称DPSSL)因其能够获得高的输出功率、窄脉宽和高光束质量的激光脉冲等优点,广泛的应用在材料加工、军事、医学治疗和光通讯等领域。激光技术的发展离不开激光材料,尤其是可饱和吸收体的发展在其各个关键阶段均起着举足轻重的作用。二维材料的出现给激光发展带来了巨大的发展机遇。本文主要研究了新型二维材料可饱和吸收体——二硫化钼在1μm波段、1.3μm波段和2μm波段的脉冲激光特性。首先介绍了二硫化钼可饱和吸收体的研究进展及其制备与优点。然后利用二硫化钼做可饱和吸收体分别实现了在1μm波段、1.3μm波段和2μm波段脉冲激光运转。论文主要由以下几个方面组成:  1.对于新型可饱和吸收体二硫化钼的研究进展及其制备与优点进行了详细的阐述。并且介绍了被动调Q和锁模的原理。  2.运用上述制备的二硫化钼做饱和吸收体,实现了 LD泵浦1μm波段(Nd:GdVO4)激光晶体的被动调Q和调Q锁模的脉冲激光运转。在调Q的实验研究中,获得最短的脉冲宽度为2μs,对应的重复频率为269.7 kHz;在调Q锁模实验研究中,得到调Q锁模脉冲包络宽度为4.7μs,相应的重复频率为89.3 MHz,锁模的单脉冲能量为1.62 nJ。  3.在1.3μm波段,我们实现了LD端面泵浦Nd:GdVO4激光晶体的被动调Q和调Q锁模的脉冲激光运转。在调Q的实验研究中,获得的最大平均输出功率为181 mW,最短的脉冲宽度为3.8μs,对应的重复频率为35.7 kHz;在调Q锁模实验研究中,得到最大平均输出功率为167 mW,调Q锁模脉冲包络宽度为1.4μs,锁模脉冲的重复频率为95.4 MHz,对应的单脉冲能量为1.75 nJ。  4.对2μm波段的激光研究中,用二硫化钼做饱和吸收体,我们首次实现了LD泵浦Tm:GdVO4激光晶体被动调Q的脉冲激光运转,获得的最大平均输出功率为100 mW,最窄调Q脉宽为0.8μs,最大重复频率为48.09 kHz,对应的最大单脉冲能量为2.08μJ。  5.首次实现了LD泵浦2μm波段Tm:YAP激光晶体被动调Q锁模的脉冲激光运转。在Tm:YAP激光晶体的被动调Q锁模的实验中,得到最大平均输出功率为109 mW,调Q锁模脉冲包络宽度为8μs,锁模脉冲的重复频率为92.1 MHz,单脉冲能量为1.18 nJ。
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