[实用新型]一种基于二硫化钨的调Q脉冲激光器

说明书

技术领域

本实用新型属于激光技术及其非线性光学领域，具体涉及一种基于二硫化钨的调Q脉冲激光器。

背景技术

2004年，A.K.Gei等首次采用机械剥离法获得单层石墨烯，引领了二维原子层材料研究热潮。石墨烯是由碳原子按照六边形进行紧密排布，结构稳定，单层石墨烯厚度为0.335nm，其因具有极高的比表面积、超强的导电性和强度等优异的性能在微电子元件、晶体管、太阳能电池等领域应用广泛。但是，石墨烯是一种零带隙材料，为了打开其带隙必须对其进行纳米制造宽度小于10nm的条带并进行各种复杂掺杂工艺处理。然而，这些打开石墨烯带隙的工艺比较复杂，实验重复性低，不利于石墨烯在电子器件等方面的大规模应用。因此，二维过渡金属硫属化合物(TMDCs)MX₂（M代表过渡金属元素X代表Te、Se）因具有类石墨烯结构获得了广泛的研究兴趣。这些化合物中有44种可形成稳定二维结构的化合物，其中金属（如NbTe₂、TaTe₂），半导体（如MoS₂、WS₂、MoSe₂、WSe₂），超导体（如NbS₂、NbSe₂、TaS₂）等因具有1-2eV可调带隙而被广泛研究，尤其是WS₂因显示出双极性电子输运特性而在电子器件方面有广泛的应用前景。WS₂是一种二维层状结构材料，层间距为0.7nm。WS₂单层结构是三个平面层S-W-S，单元层内部每个W原子被六个S原子包围，呈三角棱柱状，W原子与S原子之间通过离子—共价键结合，层与层之间则通过相对较弱的范德华力结合。单层的WS₂薄膜在紫外光到可见光区域内都具有较好的光吸收特性，且单层WS₂薄膜为直接带隙半导体，其带隙可达2.1eV，在一定光强的可见光照射下易于激发光电子。因此，纳米结构的WS₂不仅在润滑和催化领域具有广泛应用，而且在锂电池电极、储氢、光电学等领域均有广阔的应用价值，所具有的优异物理化学性能和巨大的潜在应用前景吸引了越来越多的科研工作者的关注。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中的不足，提供一种基于二硫化钨的调Q脉冲激光器。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于二硫化钨的调Q脉冲激光器，其特征在于，包括：依次排布的半导体激光器、耦合透镜、平面镜、Yb:GAB晶体、二硫化钨可饱和吸收体和凹透镜；所述半导体激光器带尾纤输出，半导体激光器产生的连续光经过耦合透镜聚焦，聚焦后的连续光依次经过平面镜和Yb:GAB晶体，然后通过二硫化钨可饱和吸收体，最后由凹透镜输出调Q脉冲激光，其中，所述凹透镜的凹面朝向二硫化钨可饱和吸收体的输出端，平面镜和凹透镜之间形成谐振腔。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

所述半导体激光器发射的连续光中心波长为976nm，凹透镜最终输出波长为1044nm的调Q脉冲激光。

所述平面镜朝向半导体激光器的一面镀有976nm增透膜。

所述平面镜朝向半导体激光器的一面镀有1044nm高反膜。

所述凹透镜朝向二硫化钨可饱和吸收体的一面镀有1044nm高透膜。

本实用新型的有益效果是：

1、相较于当前较热的石墨烯和过渡金属硫化物，二硫化钨拥有2.1ev的直接能带隙，且非线性饱和特性独特可广泛的应用于锂电池电极、储氢、光电学等领域；

2、采用二硫化钨可饱和吸收体作为调Q器件，可通过改变基底表面二硫化钨材料的层数及缺陷，得到不同的能量带隙进而实现二硫化钨可饱和吸收材料在不同激光波段的运转；

3、采用直线腔调Q方案，结构简单，成本低廉，更易于实现脉冲输出。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型。

目前研究发现，相比于二维材料石墨烯零带隙而言，单层的二硫化钨因拥有“三明治夹心”的特殊结构使得带隙可从间接变成直接，其直接带隙约为2.1eV。通过二硫化钨调Q锁膜可获得高能量脉冲激光，实现纳秒级甚至飞秒级的脉冲激光输出。而且，通过对制备工艺的优化可以控制二硫化钨材料层数及缺陷，能获得不同能量带隙进而实现不同的激光波段可饱和吸收体的正常运转。