基于新型金納米材料的鎖模激光器研究.pdf

1、鎖模光纖激光器由于其峰值功率大、脈沖能量高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好等優(yōu)良特性，而被廣泛應(yīng)用于光纖通信、光傳感、材料加工、醫(yī)療以及國(guó)防等領(lǐng)域。近年來，許多研究者對(duì)于在光纖激光器中引入新型可飽和吸收體來實(shí)現(xiàn)鎖模激光輸出有了深入的研究。金納米材料具有較高的非線性系數(shù)和超快的響應(yīng)時(shí)間，以及良好的光纖兼容性和易于制備等優(yōu)點(diǎn)，而且利用金納米材料的可飽和吸收特性也可以實(shí)現(xiàn)脈沖激光輸出，因此基于金納米材料的可飽和吸收體受到了人們的廣泛關(guān)注。金納米材料在光信

2、息存儲(chǔ)、生物醫(yī)療、新能源研究等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。
　　為了更好地探索金納米材料的可飽和吸收特性，首先需要制備不同形貌、尺寸的金納米材料。通過研究發(fā)現(xiàn)，不同長(zhǎng)徑比的金納米雙錐和金納米棒薄膜在相應(yīng)的激光運(yùn)轉(zhuǎn)波段均具有可飽和吸收特性，其有望被用于研制可見-紅外波段的調(diào)Q或鎖模激光器?；谝陨习l(fā)現(xiàn)，我們制備了金納米雙錐和金納米棒溶液，結(jié)合聚甲基丙烯酸甲酯PMMA做成薄膜，在實(shí)驗(yàn)上分別制作出基于金納米雙錐和金納米棒的光纖集成型可飽和吸收體

3、，首次成功的實(shí)現(xiàn)了基于金納米雙錐材料的鎖模激光穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，其輸出波長(zhǎng)為1078 nm，在泵浦功率為118 mW時(shí)輸出的最大平均功率為1.87 mW，對(duì)應(yīng)的光光轉(zhuǎn)換效率為1.6%，此時(shí)脈沖的重復(fù)頻率為30.65 MHz,脈沖寬度為95.8 ps，對(duì)應(yīng)的單脈沖能量為0.06 nJ；采用金納米棒做可飽和吸收體，我們成功的實(shí)現(xiàn)了中心波長(zhǎng)在1030 nm附近的鎖模激光輸出，最大輸出功率為2.13 mW，對(duì)應(yīng)的光光轉(zhuǎn)換效率為1.34%，脈沖寬度為20

4、 ps，重復(fù)頻率為27.45 MHz，對(duì)應(yīng)的單脈沖能量為77.6 pJ。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，金納米雙錐和金納米棒材料均具有優(yōu)良的可飽和吸收特性，作為可飽和吸收體都能獲得較短的激光脈沖輸出，通過優(yōu)化材料參數(shù)有望獲得更短脈沖輸出。實(shí)驗(yàn)中對(duì)鎖模激光失調(diào)的原因進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)高泵浦功率下可飽和吸收體的過飽和效應(yīng)是引起鎖模激光不穩(wěn)定的主要原因，此外，金離子受熱會(huì)發(fā)生凝聚，而且，PMMA受熱也不穩(wěn)定，后期我們將試圖采取溫控的手段來控制材料