基于低維納米材料的摻Pr3+-YLF晶體脈沖激光特性的研究.pdf

1、由于摻Pr3+:YLF晶體材料能利用下轉(zhuǎn)換機(jī)制在可見光波段以及近紅外波段獲得豐富的躍遷譜線，因此在激光顯示、生物醫(yī)學(xué)、水下通信以及量子信息等領(lǐng)域都有著極其重要的應(yīng)用潛力，而實(shí)現(xiàn)摻Pr3+:YLF晶體短脈沖激光器能夠讓輸出激光具有高脈沖能量、高峰值功率以及超窄的脈沖寬度，從而進(jìn)一步拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域。本文利用444 nm半導(dǎo)體激光器作為泵浦源，以摻Pr3+:YLF晶體材料作為增益介質(zhì)展開研究。主要內(nèi)容和貢獻(xiàn)概括為:
　　1.對(duì)摻Pr3+

2、:YLF晶體的光譜特性進(jìn)行研究。本文在常溫(T=300K)下實(shí)驗(yàn)測(cè)量了摻Pr3+:YLF晶體的吸收譜和發(fā)射譜，并計(jì)算了不同波長(zhǎng)的吸收截面和受激發(fā)射截面，進(jìn)而確定泵浦光的波長(zhǎng)、激光的輸出波長(zhǎng)，以及對(duì)激光腔鏡膜系的設(shè)計(jì)和鍍制具有指導(dǎo)意義。
　　2.基于拓?fù)浣^緣體硒化鉍可飽和吸收體被動(dòng)調(diào)Q摻Pr3+:YLF晶體604nm橙光固體激光器的實(shí)驗(yàn)研究。通過(guò)簡(jiǎn)述和表征拓?fù)浣^緣體硒化鉍的物理特性和光學(xué)特性，佐證了硒化鉍納米片的光學(xué)飽和吸收特性。接

3、著采用中心波長(zhǎng)為444nm的藍(lán)光半導(dǎo)體激光器作為泵浦源獲得摻Pr3+:YLF晶體607 nm橙光連續(xù)激光器，利用硒化鉍可飽和吸收鏡作為調(diào)Q開關(guān)，實(shí)現(xiàn)604 nm橙光調(diào)Q脈沖激光。其輸出的最大平均功率為26 mW，脈沖重復(fù)頻率可從94.2 kHz增加到130 kHz，脈沖寬度也隨之從1050 ns壓縮至802 ns，并通過(guò)理論分析，解釋了自由運(yùn)轉(zhuǎn)和調(diào)Q狀態(tài)下波長(zhǎng)由607 nm向604 nm轉(zhuǎn)變的原因。
　　3.從理論和實(shí)驗(yàn)上研究了過(guò)

4、渡金屬化合物硫化鎢和硒化鉬的物理特性和光學(xué)特性，制備了相應(yīng)的硫化鎢可飽和吸收鏡和硒化鉬可飽和吸收鏡作為調(diào)Q器件，實(shí)現(xiàn)摻Pr3+:YLF晶體紅光640 nm調(diào)Q脈沖固體激光器。理論分析了材料厚度對(duì)于調(diào)Q性能的影響，其輸出的最大平均功率分別為25.9 mW和35 mW，重復(fù)頻率的變化范圍分別為73.4 kHz～88 kHz和97.3 kHz～126.6 kHz，以及獲得的最窄脈沖寬度分別為630 ns和457 ns。同理，根據(jù)金屬銅納米線的

5、微納結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)光學(xué)可飽和吸收特性，制備了銅納米線可飽和吸收體，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的640 nm紅光調(diào)Q激光脈沖，脈沖重復(fù)頻率可從78.83 kHz增加至137.8 kHz，實(shí)驗(yàn)中可以獲得最窄的激光脈沖寬度為823 ns。
　　4.針對(duì)Pr3+:YLF晶體較少研究的3P0→1G4躍遷譜線展開研究。利用大功率的藍(lán)光半導(dǎo)體激光器作為泵浦源，獲得了π偏振方向上的915nm近紅外激光，測(cè)得連續(xù)激光的最大輸出功率為315 mW，將此前用光泵半導(dǎo)體激