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脉冲激光具有极高的功率和功率密度,在加工、存储、医疗、通信、雷达、科研、国防等领域有着极为广泛的应用。目前在固体激光器中比较成熟的是利用半导体可饱和吸收镜(Semiconductor saturable absorption mirror,SESAM)被动锁模产生脉冲激光,但SESAM的制备过程复杂且成本较高。随着可饱和吸收体材料的不断突破与发展,如石墨烯、碳纳米管、二硫化钨、二硫化钼、黑磷等,人们发现将它们用于激光器中可以产生脉冲光,给一些特殊波段(尤其是紫外和中红外)脉冲激光的产生和参数优化提供了一种重要手段。本文将可饱和吸收体纳米材料与溶胶-凝胶相结合制备了新的可饱和吸收体器件,此可饱和吸收体器件与其他吸收体器件相比具有高损伤阈值和透过率,并将其应用于激光器中得到了较好的结果。工作内容总结如下:1.溶胶-凝胶法制作可饱和吸收器件首先进行了溶胶-凝胶法制备SiO2薄膜的探索,利用控制变量法经过多次实验得到了 SiO2薄膜的最佳配比方法。然后将溶胶-凝胶与可饱和吸收体相结合得到了致密的氧化物薄膜,防止了可饱和吸收体的氧化。最后将制作的可饱和吸收体器件进行了退火处理,得到了作用带宽大、透过率高、损伤阈值高的可饱和吸收体器件。2.单壁碳纳米管被动调Q激光器利用溶胶-凝胶法制备的单壁碳纳米管可饱和吸收体器件在端面泵浦Nd:YAG的固体激光器中,获得了 292.1 ns的窄脉宽及1.51 W的高功率被动调Q输出。3.四氧化三铁纳米颗粒的被动调Q激光器制备了一种Fe3O4-NMP溶液饱和吸收体。基于双功率计同步探测系统,对Fe3O4溶液吸收体在1μm处的非线性吸收特性进行测试,测得吸收体的调制深度为2.51%。将Fe3O4吸收体放入一个侧面泵浦的Nd:YAG激光谐振腔中,最终得到了一个稳定性好、光束质量优、中心波长为1064nm的被动调Q输出。随着泵浦电流的升高,被动调Q的脉冲宽度从5.46 μs缩减到1.87 μs,对应的重复频率从16.2 kHz增长到40.11 kHz。激光器调Q运转的最大单脉冲能量为316.9 nJ。通过实验充分地验证了 Fe3O4纳米颗粒作为可饱和吸收体在1 μm全固态脉冲激光器中的应用。创新点说明:1.我们将溶胶-凝胶与吸收体相结合制作了完美的吸收体器件。这种吸收体器件表面更加平整,吸收体分布更加均匀,损伤阈值更高,有利于实现稳定的脉冲输出。2.利用溶胶-凝胶法制备的可饱和吸收体器件在超短的直腔中,实现了被动调Q运转和高功率的脉冲输出,在相关的研究报道中属于比较好的结果。