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換機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、水下通信以及量子信息等領域都有著極其重要的應用潛力，而實現摻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，從而進一步拓寬了應用領域。本文利用444 nm半導體激光器作為泵浦源，以摻Pr3+:YLF晶體材料作為增益介質展開研究。主要內容和貢獻概括為:
　　1.對摻Pr3+

2、:YLF晶體的光譜特性進行研究。本文在常溫(T=300K)下實驗測量了摻Pr3+:YLF晶體的吸收譜和發(fā)射譜，并計算了不同波長的吸收截面和受激發(fā)射截面，進而確定泵浦光的波長、激光的輸出波長，以及對激光腔鏡膜系的設計和鍍制具有指導意義。
　　2.基于拓撲絕緣體硒化鉍可飽和吸收體被動調Q摻Pr3+:YLF晶體604nm橙光固體激光器的實驗研究。通過簡述和表征拓撲絕緣體硒化鉍的物理特性和光學特性，佐證了硒化鉍納米片的光學飽和吸收特性。接

3、著采用中心波長為444nm的藍光半導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Q開關，實現604 nm橙光調Q脈沖激光。其輸出的最大平均功率為26 mW，脈沖重復頻率可從94.2 kHz增加到130 kHz，脈沖寬度也隨之從1050 ns壓縮至802 ns，并通過理論分析，解釋了自由運轉和調Q狀態(tài)下波長由607 nm向604 nm轉變的原因。
　　3.從理論和實驗上研究了過

4、渡金屬化合物硫化鎢和硒化鉬的物理特性和光學特性，制備了相應的硫化鎢可飽和吸收鏡和硒化鉬可飽和吸收鏡作為調Q器件，實現摻Pr3+:YLF晶體紅光640 nm調Q脈沖固體激光器。理論分析了材料厚度對于調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，根據金屬銅納米線的

5、微納結構能夠實現光學可飽和吸收特性，制備了銅納米線可飽和吸收體，實現了穩(wěn)定的640 nm紅光調Q激光脈沖，脈沖重復頻率可從78.83 kHz增加至137.8 kHz，實驗中可以獲得最窄的激光脈沖寬度為823 ns。
　　4.針對Pr3+:YLF晶體較少研究的3P0→1G4躍遷譜線展開研究。利用大功率的藍光半導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，測得連續(xù)激光的最大輸出功率為315 mW，將此前用光泵半導體激