基于GNRs可飽和吸收體的調Q固體脈沖激光器的制作方法

文檔序號:18021976發布日期:2019-06-26 01:21
基于GNRs可飽和吸收體的調Q固體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,具體涉及基于GNRs可飽和吸收體的調Q固體脈沖激光器。



背景技術:

作為被動調Q激光的重要組成部分,可飽和吸收體的發展一直受到研究者的重視。理想的可飽和吸收體應該具備超快的響應時間、較寬的吸收帶寬、較大的三階非線性系數以及較低的制備成本等特點。起初,在實驗中應用較為廣泛的有染料、色心材料、摻Cr4+的晶體等等。隨后,半導體可飽和吸收鏡、碳納米管、石墨烯又被應用到被動調Q技術中。近幾年,貴金屬材料因其具有較大的三階非線性和皮秒級的反應時間,已經在各個領域得到了廣泛的應用,比如超快通訊、光學信息處理、全光學開關、光數據存儲器以及光限幅等。金納米粒子由于其在光動力治療、生物傳感、超高分辨率成像等領域的廣泛應用,而受到研究者的關注,這些應用的實現主要依賴于金納米顆粒優越的物理性能,這種性能主要來源于其表面等離子體共振。在光學領域,通過研究我們發現隨著金納米棒長徑比的改變,其表面等離激元共振峰的位置也會發生改變,因此,它具有可調諧的吸收峰,這使得,基于金納米棒可飽和吸收體的被動調Q激光器有望覆蓋可見波段到紅外波段。



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,提供一種可獲得高能量的鎖模脈沖激光,實現飛秒、皮秒級的脈沖輸出的基于GNRs可飽和吸收體的調Q固體脈沖激光器。

為實現上述技術目的,本實用新型采取的技術方案為:

基于GNRs可飽和吸收體的調Q固體脈沖激光器,其中:包括半導體激光器、耦合透鏡、平凹鏡、Cr:LiSAF晶體、反射鏡、GNRs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,射向平凹鏡的平面,然后透過平凹鏡入射到Cr:LiSAF晶體中,經過Cr:LiSAF晶體增益后,連續光變為脈沖激光射向反射鏡,反射鏡將脈沖激光反射并原路返回,脈沖激光在Cr:LiSAF晶體中經過,加強光強,從Cr:LiSAF晶體射出后,射到平凹鏡的凹面,經平凹鏡反射至GNRs可飽和吸收體,透過GNRs可飽和吸收體后射向輸出鏡,最后由輸出鏡輸出鎖模脈沖激光。

為優化上述技術方案,采取的具體措施還包括:

上述的半導體激光器發射的連續光中心波長為671nm。

上述的平凹鏡平面面向半導體激光器,耦合透鏡位于半導體激光器和平凹鏡之間,平凹鏡平面鍍有671nm增透膜和860nm高反膜,凹面鍍有860nm高反膜。

上述的Cr:LiSAF晶體面向平凹鏡的一面鍍有鍍有671nm增透膜和860nm高反膜,背向平凹鏡的一面鍍有860nm的增透膜,Cr:LiSAF晶體能將671nm連續光增益為860nm脈沖激光。

上述的反射鏡鍍有860nm高反膜。

上述的輸出鏡接收光線的一面鍍有860nm的增透膜。

上述的輸出鏡輸出的鎖模脈沖激光為860nm脈沖激光。

上述的輸出鏡上的860nm的增透膜的透過率是5%。

本實用新型采用以上技術方案與現有技術相比,具有以下技術效果:

1、相較于傳統的飽和吸收體,金納米棒具有非線性響應時間快、吸收波段寬的優點,適合光學激光器領域。

2、隨著金納米棒長徑比的改變,其表面等離激元共振峰的位置也會發生改變,因此,它具有可調諧的吸收峰,從而使得使用了金納米棒的本實用新型能獲得覆蓋可見波段到紅外波段的鎖模脈沖激光。

3、采用L型腔,使光線光線為L型走向,能夠防止泵浦光對金納米棒可飽和吸收體的影響。

4、本實用新型的激光兩次經過Cr:LiSAF晶體增益,可以獲得高能量的鎖模脈沖激光,實現飛秒、皮秒級的脈沖輸出。

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.平凹鏡;4.Cr:LiSAF晶體;5.反射鏡;6.GNRs可飽和吸收體;7.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,本實用新型為基于GNRs可飽和吸收體的調Q固體脈沖激光器,其中:包括半導體激光器1、耦合透鏡2、平凹鏡3、Cr:LiSAF晶體4、反射鏡5、GNRs可飽和吸收體6和輸出鏡7,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,射向平凹鏡3的平面,然后透過平凹鏡3入射到Cr:LiSAF晶體4中,經過Cr:LiSAF晶體4增益后,連續光變為脈沖激光射向反射鏡5,反射鏡5將脈沖激光反射并原路返回,脈沖激光在Cr:LiSAF晶體4中經過,加強光強,從Cr:LiSAF晶體4射出后,射到平凹鏡3的凹面,經平凹鏡3反射至GNRs可飽和吸收體6,透過GNRs可飽和吸收體6后射向輸出鏡7,最后由輸出鏡7輸出鎖模脈沖激光。

實施例中,半導體激光器1發射的連續光中心波長為671nm。

實施例中,平凹鏡3平面面向半導體激光器1,耦合透鏡2位于半導體激光器1和平凹鏡3之間,平凹鏡3平面鍍有671nm增透膜和860nm高反膜,凹面鍍有860nm高反膜。

實施例中,Cr:LiSAF晶體4面向平凹鏡3的一面鍍有鍍有671nm增透膜和860nm高反膜,背向平凹鏡3的一面鍍有860nm的增透膜,Cr:LiSAF晶體4能將671nm連續光增益為860nm脈沖激光。

實施例中,反射鏡5鍍有860nm高反膜。

實施例中,輸出鏡7接收光線的一面鍍有860nm的增透膜。

實施例中,輸出鏡7輸出的鎖模脈沖激光為860nm脈沖激光。

實施例中,輸出鏡7上的860nm的增透膜的透過率是5%。

目前,金納米棒由于結構的各相異性,可以產生兩個SPR模式,即橫向SPR和縱向SPR模式。橫向SPR由垂直于棒軸向的電子共振產生,其SPR吸收峰位于可見光波段,位置變化較小且強度較弱;縱向SPR由沿著納米棒軸向的電子共振產生,調節棒的長徑比可以實現縱向SPR峰在可見-近紅外較寬波段內移動,且其強度遠高于橫向SPR模式。研究表明,隨著金納米棒長徑比的增大,縱向SPR紅移量加大,并且線寬加寬。另外,金納米棒還具備非線性響應時間快的特點,其典型的恢復時間在幾皮秒量級。這些特性為金納米棒用作寬波段飽和吸收體提供了可能。因此,可以將金納米棒用來做固體激光器的飽和吸收體。

GNRs可飽和吸收材料的工作原理是:可飽和吸收體材料對腔內激光的吸收會隨光場強度而變化,當光強較弱時對光吸收強,腔內損耗增大,因此光透過率很低。隨著光強的增大,GNRs對光的吸收減弱,腔內損耗減小,當光強超過特定值時吸收飽和,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,輸出強脈沖激光。

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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