[实用新型]一种基于二硫化钼的全固态中红外脉冲激光器

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钼的全固态中红外脉冲激光器。

背景技术

新型二维材料石墨烯是由c原子sp2轨道杂化堆叠而成，具有蜂窝状的晶体结构，这种堆积结构中电子被限制在二维平面上运动，使得石墨烯具有优异的物理和电学性质，比如高比表面积、高机械强度、高导电性等。但是，由于石墨烯零带隙的缺陷，极大地限制石墨烯材料在光电子学、微电子器件等方面的应用。尽管可以采用掺杂、外加电场等方式实现对石墨烯带隙宽度的调节，可复杂的工艺、结构的改变等会大大降低石墨烯材料本身独有的性能。近年来，对于其他具有二维层状晶体结构的无机化合物如过渡金属氧化物、过渡金属硫属化合物、黑磷等新兴材料的研究不断取得新的突破。其中以二硫化钼为代表的二维过渡金属硫化物，因存在直接带隙结构成为当前材料科学领域研究热点之一。二硫化钼晶体是由Ｍo、Ｓ原子以共价键的方式结合形成Ｓ-Ｍo-Ｓ结构，中间Ｍo原子有6个相邻的Ｓ原子，Ｓ原子有3个相邻的Ｍo原子，两者形成三棱柱状配位结构，层与层之间由微弱的VanderWaals力联接。随着二硫化钼层数的减少，带隙会越来越大；单层时，可从间接带隙变成直接带隙，其直接带隙可达到1.8ev。因此，独特的能带结构使得二硫化钼性能优于石墨烯，在场效应晶体管、微电子以及传感器等方面有着广大的应用前景。随着全固态激光技术的发展和成熟，获得窄线宽、单纵模、高峰值功率的OPO泵浦源系统已较为简单。当前采用不同的泵浦光波长、不同的非线性晶体及调谐方式，可实现0.4-19μm的宽调谐输出，谱线宽度达到几个波数，激光脉宽由连续到纳秒、皮秒、甚至于飞秒量级，峰值功率可达10⁷W。

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钼的全固态中红外脉冲激光器。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于二硫化钼的全固态中红外脉冲激光器，其特征在于，包括：半导体激光器、耦合透镜、Nd:YVO₄晶体、平面镜、第一凹面镜、PPLN晶体、第二凹面镜、二硫化钼可饱和吸收体、第一反射镜和第二反射镜；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Nd:YVO₄晶体、平面镜、第一凹面镜和PPLN晶体后，通过第二凹面镜的折射进入二硫化钼可饱和吸收体，并依次经过第一反射镜和第二反射镜的反射后射入第一凹面镜，连续光通过第一凹面镜的折射再依次经过PPLN晶体和第二凹面镜，并最终由第二凹面镜输出中红外脉冲激光；其中，所述第一凹面镜的凹面和第二凹面镜的凹面相对，所述第一反射镜的反射面与第二凹面镜的凹面相对，所述第二反射镜的反射面与第一凹面镜的凹面相对。

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808nm，第二凹面镜最后输出2.85-4μm波段的中红外脉冲激光。

所述平面镜朝向Nd:YVO₄晶体的一面镀有1064nm的高反膜，反射率为95%。

所述第一凹面镜朝向PPLN晶体的一面镀有1064nm增透膜、1.4-1.7μm高反膜和2.85-4μm高反膜，第一凹面镜的半径为250mm。

所述第二凹面镜朝向PPLN晶体的一面镀有1064nm增透膜、1.4-1.7μm高反膜和2.85-4μm高反膜，高反膜的反射率为95%，增透膜的透射率为90%，第二凹面镜的半径为250mm。

所述第一反射镜和第二反射镜朝向二硫化钼可饱和吸收体的一面均镀有1.4-1.7μm高反膜，反射率为95%，第一反射镜和第二反射镜的半径为500mm。

所述Nd:YVO₄晶体体积为3*3*5mm³，PPLN晶体体积为2.2*0.5*1.3 mm³。

本实用新型的有益效果是：

1、相较于同属二维材料的石墨烯，二硫化钼拥有1.8eV的直接能带隙以及独特的非线性饱和特性，在光学激光器领域应用更为广泛；

2、通过控制制备工艺过程可以改变二硫化钼材料的层数及缺陷，以得到不同的能量带隙进而实现可饱和吸收体在不同激光波段的运转；

3、相较于现有的中红外激光器，使用二硫化钼作为可饱和吸收体，在波长为1064nm泵浦源下可产生2.85-4μm波段的中红外脉冲激光。

附图说明