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石墨烯调Q的Nd:YAG晶体微片激光器

曹镱  刘佳  刘江  王璞  
【摘要】:微片激光器是一种较高效率的全固化微型固体激光器,其腔长很短(毫米级),较容易实现高光束质量的单纵模单频激光输出。激光二极管泵浦的被动调Q微片激光器有着高重频、短脉冲、高峰值功率等诸多优点,在激光雷达、传感监测、生物医疗、微加工技术、非线性光学等研究领域有重要应用价值。典型的被动调Q微片激光器常基于Cr4+,Nd3+:YAG晶体,其重频KHz级,最小脉宽亚纳秒级。这类激光器已经相对成熟并取得实际应用,但其吸收体材料制备工艺与集成方法仍比较复杂。石墨烯是一种新型可饱和吸收体材料,其相关特性研究对于激光应用有着非常重要的意义。特别地,利用容易制备的石墨烯薄膜可以方便地集入激光腔充当吸收体,从而实现嵌入式被动调Q甚至锁模。我们采用石墨烯薄膜作为可饱和吸收体,实现了基于Nd:YAG晶体微片激光器的调Q脉冲激光输出。实验装置示意图如下,808nm半导体泵浦采用光纤头输出,经准直系统作用于Nd:YAG晶体与YAG晶体构成的谐振腔。实验在激光器自由运转时,得到输出波长1064nm、最大输出功率265mW的连续激光。然后将石墨烯薄膜置于YAG晶体与Nd:YAG晶体之间,由于石墨烯的可饱和吸收作用,得到被动调Q的纳秒脉冲激光输出,其输出波长为1064nm,最窄脉冲宽度为100ns、最大重复频率500KHz。此类激光器有着广阔的应用前景。

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