CN113437630A - 基于1T-TaS2的光学脉冲调制器件及其在激光器中的应用 - Google Patents

基于1T-TaS2的光学脉冲调制器件及其在激光器中的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113437630A
CN113437630A CN202110631580.4A CN202110631580A CN113437630A CN 113437630 A CN113437630 A CN 113437630A CN 202110631580 A CN202110631580 A CN 202110631580A CN 113437630 A CN113437630 A CN 113437630A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
tas
mirror
plated
gain medium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110631580.4A
Other languages
English (en)
Inventor
王梦霞
邱海龙
赵元安
邵建达
胡章贵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Original Assignee
Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS filed Critical Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Priority to CN202110631580.4A priority Critical patent/CN113437630A/zh
Publication of CN113437630A publication Critical patent/CN113437630A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1106Mode locking
    • H01S3/1112Passive mode locking
    • H01S3/1115Passive mode locking using intracavity saturable absorbers
    • H01S3/1118Semiconductor saturable absorbers, e.g. semiconductor saturable absorber mirrors [SESAMs]; Solid-state saturable absorbers, e.g. carbon nanotube [CNT] based
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/305Sulfides, selenides, or tellurides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

一种基于1T‑TaS2的光学脉冲调制器及其在激光器中的应用,1T‑TaS2光学脉冲调制器由化学气相传输法制得,包括衬底和沉积在衬底上面的1T‑TaS2薄膜。将1T‑TaS2光学脉冲调制器放置在连续或长脉冲运转的激光谐振腔内,可以实现短脉冲激光输出。本发明1T‑TaS2光学脉冲调制器具有以下优势:1T‑TaS2具有恢复时间短、工作波段宽的特性,可对可见至红外波段的激光实现调制。1T‑TaS2薄膜采用化学气相输运法制得,制备工艺简单成熟,所得样品结晶质量高,在衬底的分布均匀,且厚度可控,更有利于实际应用。体积小、便于集成,可实现从材料到器件的一体化设计和集成,有利于产业化生产。

Description

基于1T-TaS2的光学脉冲调制器件及其在激光器中的应用
技术领域
本发明涉及一种基于1T-TaS2的光学脉冲调制器及其在激光器中的应用,属于激光技术及非线性光学技术领域。
背景技术
自1960年世界上第一台红宝石激光器诞生以来,激光器在工业、医疗、商业、科研、信息和军事等领域有着重要的应用。其中脉冲激光器具有优异的时域和频域特性,产生的脉冲激光具有比连续光更高的峰值功率、更短的持续时间和更高的重复频率,更易满足实际应用的需求,是目前激光领域的重要研究方向之一。
获得脉冲激光的技术主要有主动调制和被动调制两类。其中被动调制技术是指,通过材料本身的可饱和吸收特性对激光产生过程的损耗进行调节,从而获得脉冲激光。被动调制技术具有操作简单、结构紧凑、能耗低等优点,在脉冲激光领域应用较普遍,目前的商用脉冲激光器多采用被动调制技术。可饱和吸收体是实现激光被动调制的关键器件之一,其性能表现是决定脉冲激光输出性能的重要因素。目前常用的可饱和吸收体主要有离子掺杂晶体(Cr:YAG)和半导体可饱和吸收镜(SESAM)等,具有可控的调制深度和吸收波长,但存在吸收带宽窄、恢复时间慢、波长敏感、制备工艺复杂、成本高等缺点,应用范围有限。
近年来新兴的二维可饱和吸收材料具有调制波段宽、响应时间快、光学损耗低、易兼容等优势,在激光调制领域受到越来越多的关注。目前,石墨烯、黑磷、拓扑绝缘体等二维材料已经作为光学调制器件应用在脉冲激光器中。但实际应用仍存在一些问题,如石墨烯的零带隙导致其在较长波段的弱吸收,限制了其在中远红外波段的应用;黑磷的物化性质不稳定,空气环境下易氧化;拓扑绝缘体制备工艺复杂等,因此人们仍在积极探索新型的性能优异的可饱和吸收材料。
1T-TaS2是典型的金属性过渡金属硫化物(TMDs)材料,具有超导和电荷密度波(CDW)等量子现象,在凝聚态物理领域备受关注。1T-TaS2的带隙宽度为0.2eV,这一数值小于目前常见的大部分二维材料(如BP、TIs、2H相TMDs、氮化硼等)的带隙宽度,有望将其应用在可见-红外波段的脉冲激光器中。此外,1T-TaS2具有超快弛豫时间、较高的载流子浓度,这为其在超快脉冲激光的应用提供了动力学基础。与BP、TIs等二维材料相比,二维1T-TaS2具有化学性质稳定、易制备等特点,更有利于实际应用,在脉冲激光领域有巨大应用潜力。近些年对二维1T-TaS2的研究主要集中在超导电性、CDW、金属-非金属转变等方面,关于其在光学领域的应用相对较少。
中国专利文献CN111961300A公开了一种基于二硫化钽的可饱和吸收体及其制备方法和激光锁模应用,属于光纤激光器技术领域。该方法是将二硫化钽纳米片分散液与聚乙烯醇水溶液混合,形成二硫化钽/聚乙烯醇复合薄膜;将二硫化钽/聚乙烯醇复合薄膜裁剪成小片转移到光纤跳线端面,并与另一光纤跳线用光纤套管连接起来,形成基于二硫化钽的可饱和吸收体,并将其应用在环形腔锁模光纤激光器中。在该专利中,以二硫化钽/聚乙烯醇复合薄膜为可饱和吸收体,其中所需的二硫化钽分散液通过超声剥离制得,未显示所需二硫化钽的具体晶相。而在本专利中,样品确定为二维1T相TaS2,所用1T-TaS2通过化学气相输运法制得,结晶质量高,在衬底的分布更均匀,且厚度可控,更有利于非线性光学性能的调控。从应用方面看,本专利中的1T-TaS2脉冲激光调制器件主要用于全固态脉冲激光器中。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供一种基于1T-TaS2的光学脉冲调制器及其在激光器中的应用;本发明还提供了上述基于1T-TaS2的光学脉冲调制器的制备方法。
本发明的技术方案如下:
一种基于1T-TaS2的光学脉冲调制器,其特点在于,包括衬底及沉积在所述衬底上面的1T-TaS2薄膜,所述衬底的厚度为0.1-3mm;所述1T-TaS2薄膜的厚度为1-50nm;
所述衬底的厚度为0.2mm;所述1T-TaS2薄膜的厚度为5nm。
所述的衬底为具有原子级平整表面的晶体、玻璃、陶瓷或云母片衬底。
所述的衬底的背面镀有激光振荡的介质膜。
上述基于1T-TaS2的光学脉冲调制器的制备方法,由化学气相传输法制得,具体步骤包括:
1)根据需求设计光学脉冲调制器的形状和尺寸,对衬底进行相应的设计和加工;
2)采用化学气相输运法使单质硫(纯度≥99.9%)和TaCl5反应生成1T-TaS2薄膜沉积在所述的衬底的上表面,通过控制载气流量定量、间歇供应前驱体/金属有机化合物,实现不同厚度的1T-TaS2薄膜在衬底上的可控生长;
3)针对工作波长在所述的衬底的背面镀有激光振荡的介质膜,外包制冷铜块,制成被动调Q或锁模元件。
利用上述基于1T-TaS2光学脉冲调制器的全固态激光器,其特征在于,包括第一泵浦源,沿第一泵浦源输出的光路上是依次安放的第一前腔镜、第一激光增益介质、所述的基于1T-TaS2的光学脉冲调制器和第一输出镜,所述第一前腔镜与所述第一输出镜形成第一谐振腔;所述的第一前腔镜和所述第一输出镜均镀以对激光工作波段的有利于激光振荡的介质膜;
所述的第一泵浦源为半导体激光二极管或氙灯;
所述第一激光增益介质为半导体、激光晶体、激光陶瓷或激光玻璃;
所述第一激光增益介质为Nd:YAG晶体或Nd:YVO4或Tm:YLF晶体。
利用上述基于1T-TaS2光学脉冲调制器的端面泵浦的调Q激光器,包括第二泵浦源,沿第二泵浦源输出光路依次安放第一光纤耦合系统、第一聚焦系统、第二前腔镜、第二激光增益介质、所述的基于1T-TaS2的光学脉冲调制器、第二输出镜;所述的第二前腔镜及第二输出镜组成第二谐振腔,所述第二谐振腔长度为1-5cm;所述的第二谐振腔长度为1cm;所述的第二泵浦源为发射波长为808nm的激光二极管;所述的第二前腔镜为平面镜,靠近所述第一聚焦系统一端的表面镀以对808nm增透的介质膜,另一端表面镀以对1.0-1.1μm高反射的介质膜;所述第二激光增益介质为Nd:YAG晶体;所述第二输出镜为平凹镜,靠近所述第二激光增益介质一端的表面镀以对1.0-1.1μm的部分反射介质膜,另一端表面镀以对1.0-1.1μm的增透介质膜。
利用上述基于1T-TaS2光学脉冲调制器的端面泵浦的锁模激光器,包括第三泵浦源,沿第三泵浦源的输出光路依次安放第二光纤耦合系统、第二聚焦系统、第三前腔镜、第三激光增益介质、平凹反射镜、所述的基于1T-TaS2的光学脉冲调制器、第三输出镜;所述的第三前腔镜、所述平凹反射镜和所述第三输出镜形成V型谐振腔;所述第三泵浦源为发射波长808nm的激光二极管;所述第三前腔镜为平面镜,靠近所述第二聚焦系统一端的表面镀以对808nm增透的介质膜,另一端的表面镀以对1.0-1.1μm的高反射介质膜;所述第三激光增益介质是Nd:YVO4晶体,入射端面镀有对808nm、1.0-1.1μm的增透介质膜,出射端面上镀以对1.0-1.1μm的增透介质膜;所述平凹反射镜的凹面镀以对1.0-1.1μm的高反射介质膜;所述第三输出镜为平面镜,靠近V型谐振腔一端的表面镀以对1.0-1.1μm反射率为97%的部分反射介质膜,另一端表面镀以对1.0-1.1μm的增透介质膜。
利用上述基于1T-TaS2光学脉冲调制器的侧面泵浦的被动调Q激光器,包括沿光路依次安放的第四前腔镜、第四泵浦源、第四激光增益介质、所述的基于1T-TaS2的光学脉冲调制器、第四输出镜;所述的第四前腔镜、第四输出镜组成直线型谐振腔;所述的第四前腔镜为平面镜,靠近所述第四激光增益介质的一端的表面镀以对1.05-1.1μm的高反射介质膜;所述的第四泵浦源为氙灯或者具有侧面泵浦功能的激光二极管列阵模块;所述的第四激光增益介质为Nd:YAG晶体;所述的第四输出镜靠近所述第四激光增益介质的一端表面镀以对1.05-1.1μm反射率为60%的介质膜,另一端镀以对1.05-1.1μm的增透介质膜。
本发明的有益效果为:
1、本发明充分利用了金属性过渡金属硫化物1T-TaS2的可饱和吸收性能,对连续激光进行调制,产生脉冲激光输出。1T-TaS2的带隙较窄,基于1T-TaS2的可饱和吸收体具有波长不敏感性,在可见至红外波段均可实现激光调制。
2、1T-TaS2薄膜采用化学气相输运法制得,与超声剥离技术相比较,所得样品结晶质量高,在衬底的分布均匀,且厚度可控,更有利于实际应用。
3、在衬底上制备1T-TaS2薄膜工艺简单,原材料丰富,成本低廉,适于批量生产。
4、本发明的1T-TaS2光学脉冲调制器件形状及尺寸取决于衬底的尺寸和形状,可以根据不同需求,加工成不同形状及尺寸进行应用,实现从材料到器件的一体化设计和集成。
附图说明
图1为测试1T-TaS2薄膜的可饱和吸收特性的Z-scan实验装置;
图2为当激光波长为1030nm时可饱和吸收的结果示意图;
图3为端面泵浦基于1T-TaS2光学脉冲调制器的被动调Q激光器结构示意图,
图4为端面泵浦基于1T-TaS2光学脉冲调制器的被动锁模激光器结构示意图;
图5为侧面泵浦基于1T-TaS2光学脉冲调制器的被动调Q激光器结构示意图;
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步说明,但不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1
一种基于1T-TaS2的光学脉冲调制器,包括衬底及沉积在衬底上面的1T-TaS2薄膜。1T-TaS2薄膜由化学气相输运法制得,厚度为纳米级别。
所述的衬底的厚度为0.1-3mm;所述的1T-TaS2薄膜的厚度为1-50nm。
所述的衬底为具有原子级平整的表面,且其与1T-TaS2薄膜具有较小的晶格失配度的云母片。
通过开孔Z-scan测试,首次发现1T-TaS2薄膜具有强的可饱和吸收特性。实验装置如图1所示,该实验装置包含泵浦源1、分光镜2、聚焦透镜3、1T-TaS2样品4、第一能量计5、反射镜6、第二能量计7。所述的泵浦源1为飞秒脉冲激光器(立陶宛Light Conversion,型号Carbide,波长1030nm,脉冲宽度230fs,工作频率1KHz),分光镜2将泵浦源1的出射光束分为两束:光束一和光束二,光束一照射在聚焦透镜3上,聚焦透镜3的焦距为100mm,光束一透过聚焦透镜3和1T-TaS2样品4后照射在第一能量计5上,光束二经反射镜6后照射在第二能量计7上作为参考光束,第一能量计5和第二能量计7连接计算机进行数据采集。
实验过程中,所述的1T-TaS2样品4沿光轴方向直线移动,辐照在1T-TaS2样品的光束能量密度逐渐升高,并在焦点位置达到最大,所述的1T-TaS2样品4通过焦点后光束能量密度逐渐降低。实验中1T-TaS2样品的总移动距离为100mm,光束焦点位于中间位置。实验结果如图2所示,1T-TaS2样品在焦点位置处的归一化透过率可达136%,表明1T-TaS2样品在1030nm激光照射下通过焦点位置附近时产生了饱和吸收现象。对于1030nm波长,云母片在相同实验条件下不具有可饱和吸收现象,因此饱和吸收现象来源于1T-TaS2薄膜。实验结果表明沉积在云母片衬底上的1T-TaS2薄膜具有强的可饱和吸收特性,可作为光学调制元件产生脉冲激光。
实施例2
根据实施例1所述的基于1T-TaS2的光学脉冲调制器,其区别在于,所述的云母片衬底的厚度为0.2mm;1T-TaS2薄膜的厚度为5nm。
在衬底背面镀有利于激光振荡的介质膜,实现反射率的可变可控,克服不镀膜时反射率不可变等因素带来的缺点,有利于脉冲激光器的设计。
本发明基于1T-TaS2的光学脉冲调制器,可以制备成任意形状,优选的,所述的基于1T-TaS2的光学脉冲调制器为矩形或圆形。
本发明基于1T-TaS2的光学脉冲调制器用于对可见或红外激光进行脉冲调制,包括被动调Q或被动锁模。
实施例3
一种基于1T-TaS2光学脉冲调制器的全固态激光器,包括沿光路依次安放的第一泵浦源、第一前腔镜、第一激光增益介质、实施例2所述的基于1T-TaS2的光学脉冲调制器、第一输出镜。将1T-TaS2光学脉冲调制器放于谐振腔内,形成调Q或锁模激光输出。
第一前腔镜和第一输出镜组成谐振腔,前后腔镜均镀以对激光工作波段的有利于激光振荡的介质膜。
第一泵浦源为半导体激光二极管或氙灯,提供泵浦能量。
第一激光增益介质为所有能产生激光增益的固体介质,呈圆柱体或者长方体,其端面镀以有利于泵浦光吸收和激光振荡的介质膜,也可以只抛光不镀膜。
该实施例中全固态脉冲激光器的谐振腔参数可自行设计,如腔长、前后腔镜的曲率、输出镜的耦合透过率等,并可根据实际需要添加全反镜以改变腔型,相关设计是本领域熟知的技术。
实施例4
根据实施例3所述的基于1T-TaS2光学脉冲调制器的全固态激光器,其区别在于:
第一激光增益介质为激光晶体、激光玻璃或激光陶瓷。当增益介质用Nd:YAG晶体作为1.06μm波长输出时,入射端面镀有对808nm、1.06μm增透的介质膜,出射端面镀有对1.06μm增透的介质膜;当增益介质用Nd:YAG晶体作为1.34μm波长输出时,入射端面镀有对808nm、1.34μm增透的介质膜,出射端面镀有对1.34μm增透的介质膜。当增益介质用Tm:YLF晶体作为1.9μm波长输出时,入射端面镀有对793nm、1.9μm增透的介质膜,出射端面镀有对1.9μm增透的介质膜。
实施例5
一种端面泵浦的基于1T-TaS2光学脉冲调制器的调Q激光器,如图3所示,包括沿光路依次安放的第二泵浦源8、第一光纤耦合系统9、第一聚焦系统10、第二前腔镜11、第二激光增益介质12、所述的1T-TaS2光学脉冲调制器13、第二输出镜14。
第二泵浦源8输出的泵浦光经第一光纤耦合系统9、第一聚焦系统10和第二前腔镜输11入到激光增益介质12中,产生的激光经本发明的1T-TaS2光学脉冲调制器13调制,从所述的第二输出镜14输出调Q脉冲激光。
所述的第二前腔镜11与第二输出镜14形成谐振腔,谐振腔长度为23mm。
所述的第二泵浦源8为发射波长为808nm的激光二极管。
所述的第二前腔镜11为平面镜,靠近所述的第一聚焦系统10一端的表面镀以对808nm增透的介质膜,另一端表面镀以对1.0-1.1μm高反射的介质膜;
所述的第二激光增益介质12为Nd:YAG晶体,Nd3+离子浓度为0.4at.%;入射端面镀有对808nm、1064nm、1.3-1.4μm增透的介质膜,出射端面上镀以对1064nm、1.3-1.4μm增透的介质膜。
所述的第二输出镜14为平凹镜,直径为20mm,曲率半径为100mm,第二输出镜14的凹面镀以对1.0-1.1μm部分反射的介质膜,另一端表面镀以对1.0-1.1μm增透的介质膜。
实施例6
根据实施例5所述的端面泵浦基于1T-TaS2光学脉冲调制器的调Q激光器,其区别在于:
所述的第二前腔镜11靠近所述的第一聚焦系统10一端的表面镀以对808nm、1064nm增透的介质膜,第二前腔镜11靠近所述的第二激光增益介质12一端的表面镀以对1.3-1.4μm高反射、1064nm高透过的介质膜。
所述的第二输出镜14为平凹镜,直径为20mm,曲率半径为100mm,第二输出镜14的凹面镀以对1064nm增透、1.3-1.4μm部分反射的介质膜,在1342nm处反射率为90%,第二输出镜12的另一端的表面镀以对1064nm、1.3-1.4μm增透的介质膜。
实施例7
根据实施例5所述的端面泵浦基于1T-TaS2光学脉冲调制器的调Q激光器,其区别在于:
第二泵浦源8为发射波长为793nm的激光二极管;
第二前腔镜11靠近所述第一聚焦系统10一端的表面镀以对808nm、1.9μm增透的介质膜,第二前腔镜11靠近所述第二激光增益介质12一端的表面镀以对1.9-2.1μm高透过的介质膜;
所述的第二激光增益介质12为Tm:YLF晶体,Nd3+离子浓度为0.4at.%;入射端面镀有对793nm、1.9-2.1μm增透的介质膜,出射端面上镀以对1.9-2.1μm增透的介质膜。
第二输出镜14为平凹镜,直径为20mm,曲率半径为100mm,第二输出镜14的凹面镀以对1.9-2.1μm部分反射的介质膜,在1.9μm处反射率为90%,第二输出镜14的另一端的表面镀以对1.9-2.1μm增透的介质膜。
实施例8
一种端面泵浦基于基于1T-TaS2光学脉冲调制器的锁模激光器,如图4所示,包括沿光路依次安放的第三泵浦源15、第二光纤耦合系统16、第二聚焦系统17、第三前腔镜18、第三激光增益介质19、平凹反射镜20、所述1T-TaS2光学脉冲调制器13、第三输出镜21。
第三泵浦源15输出的泵浦光经第二光纤耦合系统16、第二聚焦系统17和第三前腔镜18输入到第三激光增益介质19中,所产生激光经平凹反射镜20反射后被1T-TaS2光学脉冲调制器13调制,最后经第三输出镜21输出锁模脉冲激光。
第三前腔镜18、平凹反射镜20和第三输出镜21形成V型谐振腔。
第三泵浦源15为发射波长808nm的激光二极管;
第三前腔镜18为平面镜,直径20mm,靠近第二聚焦系统17一端的表面镀以对808nm增透的介质膜,另一端的表面镀以对1.0-1.1μm高反射的介质膜;
第三激光增益介质19是Nd:YVO4晶体,Nd3+离子浓度为0.5at.%;入射端面镀有对808nm、1064nm增透的介质膜,出射端面上镀以对1064nm增透的介质膜;
平凹反射镜20的凹面镀以对1.0-1.1μm高反射的介质膜;
第三输出镜21为平面镜,靠近V型谐振腔一端的表面镀以对1064nm反射率为97%的部分反射介质膜,另一端表面镀以对1064nm增透的介质膜。
实施例9
一种侧面泵浦的基于1T-TaS2光学脉冲调制器被动调Q激光器,如图5所示,包括沿光路依次安放的第四前腔镜22、第四泵浦源23、第四激光增益介质24、所述的1T-TaS2光学脉冲调制器13、第四输出镜25。
泵浦光从第四激光增益介质24侧面输入,所产生的激光经1T-TaS2光学脉冲调制器13调制后再经第四输出镜25输出调Q脉冲激光。
第四前腔镜22、第四输出镜25组成直线型谐振腔。
第四前腔镜22为平面镜,靠近第四激光增益介质24的一端表面镀以对1.0-1.1μm高反射的介质膜;
第四泵浦源23为氙灯;
第四激光增益介质24为Nd:YAG晶体,Nd3+离子浓度为0.4at.%;
第四输出镜25靠近第四激光增益介质24一端表面镀以对1064nm反射率为60%的介质膜,另一端表面镀以对1064nm增透的介质膜。
通过1T-TaS2光学脉冲调制器13的调制可实现1064nm调Q激光输出。

Claims (9)

1.一种基于1T-TaS2的光学脉冲调制器,其特征在于,包括衬底及沉积在所述衬底上面的1T-TaS2薄膜,所述衬底的厚度为0.1-3mm;所述1T-TaS2薄膜的厚度为1-50nm。
2.根据权利要求1所述的基于1T-TaS2的光学脉冲调制器,其特征在于,所述衬底的厚度为0.2mm;所述1T-TaS2薄膜的厚度为5nm。
3.根据权利要求1所述的基于1T-TaS2的光学脉冲调制器,其特征在于,所述的衬底为具有原子级平整表面的晶体、玻璃、陶瓷或云母片衬底。
4.根据权利要求1所述的基于1T-TaS2的光学脉冲调制器,其特征在于,所述的衬底的背面镀有激光振荡的介质膜。
5.权利要求1所述的基于1T-TaS2的光学脉冲调制器的制备方法,其特征在于,由化学气相传输法制得,具体步骤包括:
1)根据需求设计光学脉冲调制器的形状和尺寸,对衬底进行相应的设计和加工;
2)采用化学气相输运法使单质硫(纯度≥99.9%)和TaCl5反应生成1T-TaS2薄膜沉积在所述的衬底的上表面,通过控制载气流量定量、间歇供应前驱体/金属有机化合物,实现不同厚度的1T-TaS2薄膜在衬底上的可控生长;
3)针对工作波长在所述的衬底的背面镀有激光振荡的介质膜,外包制冷铜块,制成被动调Q或锁模元件。
6.利用权利要求1所述的基于1T-TaS2光学脉冲调制器的全固态激光器,其特征在于,包括第一泵浦源,沿第一泵浦源输出的光路上是依次安放的第一前腔镜、第一激光增益介质、所述的基于1T-TaS2的光学脉冲调制器和第一输出镜,所述第一前腔镜与所述第一输出镜形成第一谐振腔;所述的第一前腔镜和所述第一输出镜均镀以对激光工作波段的有利于激光振荡的介质膜;
所述的第一泵浦源为半导体激光二极管或氙灯;
所述第一激光增益介质为半导体、激光晶体、激光陶瓷或激光玻璃;
所述第一激光增益介质为Nd:YAG晶体或Nd:YVO4或Tm:YLF晶体。
7.利用权利要求1所述的基于1T-TaS2光学脉冲调制器的端面泵浦的调Q激光器,其特征在于,包括第二泵浦源,沿第二泵浦源输出光路依次安放第一光纤耦合系统、第一聚焦系统、第二前腔镜、第二激光增益介质、所述的基于1T-TaS2的光学脉冲调制器、第二输出镜;所述的第二前腔镜及第二输出镜组成第二谐振腔,所述第二谐振腔长度为1-5cm;所述的第二谐振腔长度为1cm;所述的第二泵浦源为发射波长为808nm的激光二极管;所述的第二前腔镜为平面镜,靠近所述第一聚焦系统一端的表面镀以对808nm增透的介质膜,另一端表面镀以对1.0-1.1μm高反射的介质膜;所述第二激光增益介质为Nd:YAG晶体;所述第二输出镜为平凹镜,靠近所述第二激光增益介质一端的表面镀以对1.0-1.1μm的部分反射介质膜,另一端表面镀以对1.0-1.1μm的增透介质膜。
8.利用权利要求1所述的基于1T-TaS2光学脉冲调制器的端面泵浦的锁模激光器,其特征在于,包括第三泵浦源,沿第三泵浦源的输出光路依次安放第二光纤耦合系统、第二聚焦系统、第三前腔镜、第三激光增益介质、平凹反射镜、所述的基于1T-TaS2的光学脉冲调制器、第三输出镜;所述的第三前腔镜、所述平凹反射镜和所述第三输出镜形成V型谐振腔;所述第三泵浦源为发射波长808nm的激光二极管;所述第三前腔镜为平面镜,靠近所述第二聚焦系统一端的表面镀以对808nm增透的介质膜,另一端的表面镀以对1.0-1.1μm的高反射介质膜;所述第三激光增益介质是Nd:YVO4晶体,入射端面镀有对808nm、1.0-1.1μm的增透介质膜,出射端面上镀以对1.0-1.1μm的增透介质膜;所述平凹反射镜的凹面镀以对1.0-1.1μm的高反射介质膜;所述第三输出镜为平面镜,靠近V型谐振腔一端的表面镀以对1.0-1.1μm反射率为97%的部分反射介质膜,另一端表面镀以对1.0-1.1μm的增透介质膜。
9.利用权利要求1所述的基于1T-TaS2光学脉冲调制器的侧面泵浦的被动调Q激光器,其特征在于,包括沿光路依次安放的第四前腔镜、第四泵浦源、第四激光增益介质、所述的基于1T-TaS2的光学脉冲调制器、第四输出镜;所述的第四前腔镜、第四输出镜组成直线型谐振腔;所述的第四前腔镜为平面镜,靠近所述第四激光增益介质的一端的表面镀以对1.05-1.1μm的高反射介质膜;所述的第四泵浦源为氙灯或者具有侧面泵浦功能的激光二极管列阵模块;所述的第四激光增益介质为Nd:YAG晶体;所述的第四输出镜靠近所述第四激光增益介质的一端表面镀以对1.05-1.1μm反射率为60%的介质膜,另一端镀以对1.05-1.1μm的增透介质膜。
CN202110631580.4A 2021-06-07 2021-06-07 基于1T-TaS2的光学脉冲调制器件及其在激光器中的应用 Pending CN113437630A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110631580.4A CN113437630A (zh) 2021-06-07 2021-06-07 基于1T-TaS2的光学脉冲调制器件及其在激光器中的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110631580.4A CN113437630A (zh) 2021-06-07 2021-06-07 基于1T-TaS2的光学脉冲调制器件及其在激光器中的应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113437630A true CN113437630A (zh) 2021-09-24

Family

ID=77803884

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110631580.4A Pending CN113437630A (zh) 2021-06-07 2021-06-07 基于1T-TaS2的光学脉冲调制器件及其在激光器中的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113437630A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113880140A (zh) * 2021-11-15 2022-01-04 吉林大学 一种堆叠形貌可控的TaS2纳米片的制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103368057A (zh) * 2013-07-03 2013-10-23 山东大学 两维MoS2激光脉冲调制器件及全固态激光用脉冲调制激光器
CN105896258A (zh) * 2016-06-16 2016-08-24 深圳大学 二维半导体可饱和吸收镜及其制备方法、脉冲光纤激光器
CN105958313A (zh) * 2016-05-30 2016-09-21 山东大学 基于CrOCl晶体的激光脉冲调制器及其在全固态激光器中的应用
CN207069285U (zh) * 2017-07-21 2018-03-02 南京信息工程大学 一种基于二硫化钨的调q脉冲激光器
CN208189972U (zh) * 2018-02-11 2018-12-04 山东大学 一种基于硅纳米片的激光脉冲调制器及基于该激光脉冲调制器的激光器
CN109580542A (zh) * 2018-11-16 2019-04-05 北京遥感设备研究所 一种采用光学显微镜表征二维材料层厚和堆叠形式的方法
CN111961300A (zh) * 2020-07-10 2020-11-20 广东工业大学 一种基于二硫化钽的可饱和吸收体及其制备方法和激光锁模应用

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103368057A (zh) * 2013-07-03 2013-10-23 山东大学 两维MoS2激光脉冲调制器件及全固态激光用脉冲调制激光器
CN105958313A (zh) * 2016-05-30 2016-09-21 山东大学 基于CrOCl晶体的激光脉冲调制器及其在全固态激光器中的应用
CN105896258A (zh) * 2016-06-16 2016-08-24 深圳大学 二维半导体可饱和吸收镜及其制备方法、脉冲光纤激光器
CN207069285U (zh) * 2017-07-21 2018-03-02 南京信息工程大学 一种基于二硫化钨的调q脉冲激光器
CN208189972U (zh) * 2018-02-11 2018-12-04 山东大学 一种基于硅纳米片的激光脉冲调制器及基于该激光脉冲调制器的激光器
CN109580542A (zh) * 2018-11-16 2019-04-05 北京遥感设备研究所 一种采用光学显微镜表征二维材料层厚和堆叠形式的方法
CN111961300A (zh) * 2020-07-10 2020-11-20 广东工业大学 一种基于二硫化钽的可饱和吸收体及其制备方法和激光锁模应用

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113880140A (zh) * 2021-11-15 2022-01-04 吉林大学 一种堆叠形貌可控的TaS2纳米片的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109950784B (zh) 激光器和激光雷达
CN105958313B (zh) 基于CrOCl晶体的激光脉冲调制器及其在全固态激光器中的应用
CN102684061B (zh) 一种稳定脉冲能量的全固态角动量可调谐激光器
CN107565354B (zh) 一种ld泵浦的高功率克尔透镜自锁模激光器
CN103151695B (zh) 拓扑绝缘体脉冲调制器件及全固态激光用脉冲调制激光器
CN111969398A (zh) 一种基于石墨烯可饱和吸收器件的电压可控全固态被动调q激光器
CN113437630A (zh) 基于1T-TaS2的光学脉冲调制器件及其在激光器中的应用
CN1211095A (zh) 一种全固体自锁模飞秒激光器
CN103368057A (zh) 两维MoS2激光脉冲调制器件及全固态激光用脉冲调制激光器
CN113594842A (zh) 一种铒掺杂激光器超短脉冲产生装置及方法
CN116937312A (zh) 一种基于结构介电常数近零薄膜的可饱和吸收体器件、制备方法及应用
CN113363798A (zh) 一种可调控高光学效率宽带多纵模拉曼微片激光器
CN208189972U (zh) 一种基于硅纳米片的激光脉冲调制器及基于该激光脉冲调制器的激光器
Yang et al. 34.7 W passive peak power Q-switch Ho: Sc2SiO5 laser operating at 2 μm with a few-layer molybdenum disulfide saturable absorber
WO2017156935A1 (zh) 一种飞秒激光振荡器
CN114552354B (zh) 基于乙二醇的可饱和吸收体与制备方法及其应用
CN108199254A (zh) 一种基于硅纳米片的激光脉冲调制器及其制备方法与应用
CN112615245B (zh) 基于石墨炔可饱和吸收的中红外脉冲固体激光器及工作方法
CN112636146B (zh) 一种高功率锁模碟片激光器
CN101924325A (zh) In-Band泵浦热敏感腔808nm触发自调Q激光器
CN109167242B (zh) 一种确定被动调q固体激光器中饱和吸收体位置实现锁定脉冲重复频率的方法
Wang et al. Graphene Saturable Absorber Mirror for Mode-Locked Orange Pulse Laser
CN103996969B (zh) 层状vo2激光脉冲调制器件及应用
CN208890093U (zh) 一种片上固体飞秒锁模激光器
CN213584589U (zh) 一种基于二氧化钒薄膜可饱和吸收体的调q脉冲激光器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20210924

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication