一種基于銻烯的調Q脈沖激光器的制作方法

文檔序號:18021981發布日期:2019-06-26 01:21
一種基于銻烯的調Q脈沖激光器的制作方法

本實用新型屬于激光技術及其非線性光學的技術領域,具體涉及一種基于銻烯的調Q脈沖激光器。



背景技術:

自石墨烯被剝離以來,二維材料的在維度上特殊的性質(在第三個維度基本沒有厚度)在基礎與應用方面做為研究熱點被科學家所研究。從那時以起,該領域的研究方向從二維材料石墨烯開始,逐漸向過鍍金屬二硫化物和第四族主元素(硅、鍺、錫),再向第五主族元素(磷、砷、銻、鉍)一步一步的進行拓展。銻烯具有寬帶隙,也擁有比黑磷等二維材料更好的穩定性,因此引發了廣泛的研究人員的關注。銻烯在532nm-2000nm的超寬波段范圍內均具有很好的光吸收特性,在入射光為532nm波長的條件下,其532nm光的透射率沒有達到10%,阻光能力優于同等狀態下的石墨烯,這也在激光防護等國防領域具有非常重要應用潛力。調Q技術因為較寬脈沖寬度和較低重復頻率可以產生單脈沖高能量,被廣泛應用在測距、環境遙感、材料、醫學等多個領域。調Q技術又可細分為被動調Q技術與主動調Q技術,相比于主動式工作模式,被動式調Q具有結構簡單、效率高、成本低、操作方便、穩定性好等優勢。如果能將銻烯用在調Q脈沖激光器中,可以進一步提升調Q脈沖激光器的光吸收性和選擇性。



技術實現要素:

本實用新型所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足,提供一種采用了銻烯的調Q脈沖激光器。

為實現上述技術目的,本實用新型采取的技術方案為:

一種基于銻烯的調Q脈沖激光器,其中:包括半導體激光器、耦合透鏡、輸入端平面鏡、Tm3+:YAP晶體、第一凹面鏡、第二凹面鏡、銻烯可飽和吸收體和輸出鏡,帶尾纖輸出的半導體激光器能產生射向耦合透鏡的連續光,連續光透過耦合透鏡后,射入輸入端平面鏡,經輸入端平面鏡入射到Tm3+:YAP晶體,經過Tm3+:YAP晶體的增益后,連續光變為脈沖激光射向第一凹面鏡,脈沖激光依次經過第一凹面鏡和第二凹面鏡反射后,通過銻烯可飽和吸收體,射向輸出鏡,最后由輸出鏡輸出脈沖激光。

為優化上述技術方案,采取的具體措施還包括:

上述的脈沖激光經Tm3+:YAP晶體射出后,呈Z字型走向,其中,脈沖激光的兩個轉折點分別為第一凹面鏡和第二凹面鏡。

上述的半導體激光器產生的連續光中心波長為793nm。

上述的輸入端平面鏡朝向半導體激光器的一面鍍有1970nm高反膜和793nm的增透膜。

上述的Tm3+:YAP晶體接收激光的一面鍍有1970nm高反膜和793nm的增透膜,Tm3+:YAP晶體用于將793nm連續光增益為1970nm脈沖激光。

上述的第一凹面鏡表面鍍有1970nm高反膜。

上述的第二凹面鏡表面鍍有1970nm高反膜。

上述的輸出鏡表面鍍有1970nm的增透膜。

本實用新型具有以下優點:

1、相較于當前較熱的石墨烯相比,銻烯也擁有比具有寬帶隙,黑磷等二維材料更好的穩定性,對光具有良好的吸收性和選擇性。

2、本方案采用銻烯可飽和吸收體作為調Q器件,可通過將銻烯減薄到一個原子厚度的方法轉變成帶隙半導體,此外,加載微小的雙軸應變,就可以實現從間接到直接帶隙的轉變,得到不同的能量帶隙進而實現銻烯可飽和吸收材料在不同激光波段的運轉。

3、相較于常見的直線腔調Q固體激光器而言,本專利優化腔型結構,采用Z型腔方案,增大腔長,更易于實現脈沖輸出。

4、本實用新型利用二維材料銻烯在500nm到2000nm波段具有良好的可飽和吸收特性,獲得了高能量的脈沖激光,實現納秒級的脈沖輸出。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

附圖標記為:1.半導體激光器;2.耦合透鏡;3.輸入端平面鏡;4.Tm3+:YAP晶體;5.第一凹面鏡;6.第二凹面鏡;7.銻烯可飽和吸收體;8.輸出鏡。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的實施例作進一步詳細描述。

如圖1所示,本實用新型為一種基于銻烯的調Q脈沖激光器,其中:包括半導體激光器1、耦合透鏡2、輸入端平面鏡3、Tm3+:YAP晶體4、第一凹面鏡5、第二凹面鏡6、銻烯可飽和吸收體7和輸出鏡8,各結構間沒有直接的連接關系,位置以光線的傳播路徑為紐帶。帶尾纖輸出的半導體激光器1能產生射向耦合透鏡2的連續光,連續光透過耦合透鏡2后,射入輸入端平面鏡3,經輸入端平面鏡3入射到Tm3+:YAP晶體4,經過Tm3+:YAP晶體4的增益后,連續光變為脈沖激光射向第一凹面鏡5,脈沖激光依次經過第一凹面鏡5和第二凹面鏡6反射后,通過銻烯可飽和吸收體7,射向輸出鏡8,最后由輸出鏡8輸出脈沖激光。

實施例中,脈沖激光經Tm3+:YAP晶體4射出后,呈Z字型走向,其中,脈沖激光的兩個轉折點分別為第一凹面鏡5和第二凹面鏡6。

實施例中,半導體激光器1產生的連續光中心波長為793nm。

實施例中,輸入端平面鏡3朝向半導體激光器1的一面鍍有1970nm高反膜和793nm的增透膜。

實施例中,Tm3+:YAP晶體4接收激光的一面鍍有1970nm高反膜和793nm的增透膜,Tm3+:YAP晶體4用于將793nm連續光增益為1970nm脈沖激光。

實施例中,第一凹面鏡5表面鍍有1970nm高反膜。

實施例中,第二凹面鏡6表面鍍有1970nm高反膜。

實施例中,輸出鏡8表面鍍有1970nm的增透膜。

目前研究發現,相比于二維材料石墨烯零帶隙而言,銻烯通過加載微小的雙軸應變,可從間接帶隙變成直接帶隙,其帶隙值分別為為2.49eV和2.28eV。通過銻烯鎖膜可獲得高能量脈沖激光,實現納秒級甚至飛秒級的脈沖激光輸出。而且,通過對銻烯的處理得到能量帶隙進而實現不同的激光波段可飽和吸收體的正常運轉。

本實用新型采用銻烯可飽和吸收體7作為調Q器件,通過帶尾纖輸出的半導體激光器1產生產生793nm連續光依次經過耦合透鏡2和平面輸入鏡入射到Tm3+:YAP晶體4后,經過Tm3+:YAP晶體4的增益激光由第一凹面鏡6和第二凹面鏡6反射后,通過銻烯可飽和吸收體7,最后由輸出鏡8輸出波長為1970nm的脈沖激光。

輸入端平面鏡3朝向半導體激光器1的一面鍍有1970nm高反膜和793nm的增透膜。

Tm3+:YAP晶體4接收激光的一面鍍有1970nm高反膜和793nm的增透膜,是為了保證濾去激光源可能會攜帶的1970nm的波段光,保證最后獲得的1970nm脈沖激光全部由Tm3+:YAP晶體4增益得到,以方便后續的實驗。

本實用新型光學參量振蕩器的工作原理是:帶尾纖輸出的半導體激光器1產生產生793nm連續光依次經過耦合透鏡2和平面輸入鏡入射到Tm3+:YAP晶體4后,經過Tm3+:YAP晶體4的增益激光由第一凹面鏡6和第二凹面鏡6反射后,通過銻烯可飽和吸收體7,最后由輸出鏡8輸出波長為1970nm的脈沖激光。

銻烯可飽和吸收體7的工作原理是:銻烯可飽和吸收體7對腔內激光的吸收會隨著光場強度的變化而變化,當光場強度較弱時對光吸收強,腔內損耗大,光透過率低。當光強超過特定值時出現吸收飽和現象,此時光透過率可達100%,使得光強在獲得最大激光脈沖的同時受到最小的損耗,輸出最大強度的脈沖激光。

以上僅是本實用新型的優選實施方式,本實用新型的保護范圍并不僅局限于上述實施例,凡屬于本實用新型思路下的技術方案均屬于本實用新型的保護范圍。應當指出,對于本技術領域的普通技術人員來說,在不脫離本實用新型原理前提下的若干改進和潤飾,應視為本實用新型的保護范圍。

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