基于WSe2可饱和吸收体的946 nm主被动调Q全固态激光器研究

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1、分类号：０４３学校代码：１０６９７密级：２０１５２０５６８：公开学号＿？幻硕：ｔ字位论文ＭＡ’ＳＴＥＲＳＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ基于ＷＳｅ２可饱和吸收体的９４６ｎｍ主被动调Ｑ全固态激光器研究学科名称：光学作者：孙延笑指导老师：白晋涛教授西北大学学位评定委员会二〇一八年946nmDoubleQ-switchedLaserbasedonWSe2SaturableAbsorberAthesissubmittedtoNorthwestUniversityi

2、npartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinOpticsBySunYanxiaoSupervisor:BaiJintaoProfessorJune2018摘要摘要Nd3+离子的准三能级跃迁（4F3/2→4I9/2）可以输出波长为946nm的脉冲激光，在水蒸气探测、臭氧探测以及差分吸收雷达等领域有着特殊的应用。其中，差分吸收激光雷达和水下激光通信领域对高重复频率、高峰值功率的~900nm激光器有很大应用需求。此外，946nm脉冲激光可以通过

3、倍频技术产生波长为473nm的蓝色脉冲激光，广泛应用于激光生物医学、高密度光存储、数字视频技术和激光彩色显示等领域。因此，关于946nm脉冲激光器关键技术研究成为热点。本文的主要内容包括层状WSe2材料结构特性表征与光学特性研究。通过拉曼光谱、AFM、线性透过率等实验对材料的表面形貌、结构特性进行表征，证明实验中采用的WSe2样品为单层材料。为了深入分析材料的非线性光学特性，我们搭建了1064nm/532nm脉冲激光器并设计Z扫描实验装置。通过Z扫描实验对材料的非线性光学特进行研究，得到单层WSe2材料饱和吸

4、收相关特性参数。进一步，为获得高峰值功率、窄脉冲宽度及高光束质量的946nm脉冲激光，我们利用WSe2作为可饱和吸收体实现被动调Q，结合双布儒斯特角切割的MgO:LiNbO3电光晶体实现主动调Q，并利用脉冲半导体激光器作为泵浦源，采用侧面泵浦的方式，实现主被动调Q脉冲激光输出；此外，我们对不同重复频率下主被动调Q激光器的脉冲输出特性包括功率变化、脉冲宽度等进行实验研究；进一步，基于实验结果利用速率方程理论对主被动调Q激光进行数值模拟，得到的实验结果与模拟结果能够很好地吻合。关键词：WSe2，非线性光学，主被动

5、调Q，946nm，脉冲激光器IABSTRACTABSTRACTLasersoperatingat~900nmhasbeenusedinvapordetection,ozonedetectionanddifferentialabsorptionradar,amongwhichvapordetectionandunderwatercommunicationrequireslaserswithhighrepetitionrateandhighpeakpower.946nmlasercouldbeachievedby

6、thequasi-three-leveltransitionofNd3+ions(4F3/2→4I9/2).Inaddition,473nmlasercouldbeachievedbyfrequency-doublingtechnology.Suchlaserhasbeenappliedinbiomedicines,highdensityopticaldatastorageanddigitalvideotechnology.Therefore,thestudyof946nmpulselaserisessent

7、ial.Inthethesis,characterizationoftransitionmetaldichalcogenideshavebeenstudied.TheWSe2nanosheetswerecharacterizedbyRamanspectrum,Atomicforcemicroscopyandlineartransmittanceexperiments.TheWSe2usedintheexperimenthasbeenprovedtobemonolayer.Thenonlinearoptical

8、propertieshavealsobeenstudiedbyZ-scanmeasurement,andtherelevantparametersareobtained.DoubleQ-switchingoperationhasbeenusedinthestudytoobtain946nmpulsedlaserwithhighpeakpower,shortpulsedurationandhighqu