纳米材料被动调Q全固态激光器研究.pdf

山东建筑大学硕士学位论文 摘 要 被动调 Q 激光器由于不用外加电子调 Q 开关，只需要通过在激光器的谐振腔中放 入可饱和吸收体（SA），便可依靠它对特定波长光的饱和吸收特性就能够实现脉冲激光 输出，因此具有很高性价比以及易操作性从而得到科研人员的关注。近年来，具有饱和 吸收特性的纳米材料慢慢成为推动激光脉冲发展的因素之一。金纳米材料作为一种新型 的可饱和吸收体，目前随着研究的深入，制备工艺也渐趋完善，不仅拥有可以在较宽波 长范围内调Q 的未来趋势，而且能够通过调整不同金纳米材料形态长度的比例来展现不 同的光学性质。这其中金纳米星受局域表面等离子体共振 （SPR）激发影响，具有三阶非 线性大和宽带吸收以及响应时间快的特点，这让它在恢复的时间和速度上能够达到皮秒 量级，使其成为优秀的可饱和吸收体。金纳米星的自身特性也表现出将来具有很大的探 索研发空间，特别是在激光应用方面具有很大的潜力。本文在实验过程中把金纳米星这 种新型纳米材料用作被动调 Q 激光器中的可饱和吸收体，将 Nd:YAG 晶体当作增益介 质，用 808 nm LD 泵浦源，得到1064nm调Q脉冲激光。证明了金纳米星材料可被用来 作为1064 nm全固态激光的可饱和吸收体，为进一步开展对金纳米星材料可饱和吸收体 的研究提供了参考。本论文的主要研究内容如下： 1. 本章重点展开对全固态激光器工作原理与应用领域的探讨研究，着重围绕相关被动调 Q技术展开，同时还将谐振腔相关基本原理、调 Q技术的情况展开说明。 2. 重点介绍了几种激光晶体。对Nd:YAG 晶体、Nd:YVO 晶体、Yb:YAG 晶体的工作特性 4 进行了简介，对几种不同晶体的基本性质、参数进行了说明。 4+ 3. 系统地介绍了多种 SA，其中包括传统的 SA：Cr :YAG 晶体、半导体可饱和吸收镜以 及近些年出现的新型SA：石墨烯、碳纳米管（CNT）。 4. 本章对各类金纳米材料展开较为全面的介绍，重点使用尺寸为40-45nm金纳米星当 作 SA，分析 Nd:YAG 激光器的输出激光的特性，实现了最大平均输出功率为97 mW、最短脉冲宽度204ns 的1064nm被动调Q激光运转。 关键词 金纳米星，被动调Q ，Nd:YAG激光器，可饱和吸收体，激光技 I 山东建筑大学硕士学位论文 ABSTRACT Becausepassive Q-switchedlaserdoesnotneed anadditional electronicQ-switch,only byputtingasaturableabsorber(SA)intotheresonatorofthelaser,itcanrealizetheoutputof pulse laser depending on its saturable absorption characteristics of specificwavelength light. Because of its high cost performance and easy operation, it has attracted the attention of researchers.Inrecentyears,nanomaterialswithsaturatedabsorptionpropertieshavegradually become one of the factors to promote the development of laser pulses. As a new type of saturable absorber, gold nanomaterials arebecoming more andmore perfect with the further study of the preparation process. It not only has the