[实用新型]基于黑砷磷合金可饱和吸收体的2μm被动锁模Tm:YAIO3激光器

说明书

基于黑砷磷合金可饱和吸收体的2μm被动锁模Tm:YAIO₃激光器，采用黑砷磷合金可饱和吸收体，利用795nm连续光泵浦Tm:YAIO₃晶体，输出2023nm连续光，依次经过第一平凹镜、第二平凹镜、第三平凹镜、黑砷磷合金可饱和吸收体以及第二平面镜，最终获得了具有高峰值功率、窄脉冲宽度的脉冲激光输出。本实用新型所采用的黑砷磷合金可饱和吸收体在795nm的激光下具有良好的非线性可饱和吸收特性，可获得高峰值功率、窄脉冲宽度的脉冲激光输出，输出的激光光束质量高且稳定，该激光器还具有成本低廉、高载流子迁移率、合适带隙等优点。

技术领域

本实用新型属于脉冲激光器技术领域，具体涉及一种基于黑砷磷合金可饱和吸收体的2μm被动锁模Tm:YAIO₃激光器。

背景技术

传统的可饱和吸收体主要有半导体可饱和吸收镜(SESAMs)、碳纳米管(CNTs)和石墨烯(Graphene)等。SESAMs的制作工艺较为复杂，生产成本比较高以及可饱和吸收光谱范围较窄，极大限制了其在激光器领域的应用。虽然CNTs和Graphene的制备成本相对较为低廉，且可饱和吸收光谱范围宽，但在制备过程中参数具有一些不可控性，比如：Graphene的层数均匀性、CNTs的直径等。此外，由于石墨烯的零带隙效应特性，无法实现半导体逻辑开关，从而大大限制了其在半导体领域和光电领域的应用。新出现的一种成本低廉、具有高载流子迁移率、合适带隙等优点的新型二维材料黑砷磷合金，克服了石墨烯以及过渡族金属硫化物的不足，并且通过调整砷的浓度，可以精确的控制能量带隙以满足不同光谱的响应范围，进而实现黑砷磷合金可饱和吸收体在不同激光波段的运转，有望成为良好的二维材料，并在未来的生物医学、光电子等领域中大显身手。黑砷磷合金的晶体结构和黑磷一样是波形层状结构晶体，原子层间通过范德华力结合，只是在黑磷材料中部分磷原子被砷原子随机取代。黑砷磷合金是P型半导体，结构简式可以表示为b-As_1-XP_X，当磷原子的比例x从1变化到0.17时，其体块的带隙从0.3eV减小到0.15eV。研究发现，黑砷磷合金电学的各向异性比母体材料黑磷的各向异性强，同时光学的各向异性因子~0.59也大于其母体黑磷的各向异性因子~0.3。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中的不足，提供一种基于黑砷磷合金可饱和吸收体的2μm被动锁模Tm:YAIO₃激光器。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

基于黑砷磷合金可饱和吸收体的2μm被动锁模Tm:YAIO₃激光器，其特征在于，包括：半导体尾纤输出激光器、耦合透镜组、第一平面镜、Tm:YAIO₃晶体、第一平凹镜、第二平凹镜、第三平凹镜、黑砷磷合金可饱和吸收体和第二平面镜；所述半导体尾纤输出激光器产生的连续光依次经过耦合透镜组和第一平面镜聚焦到Tm:YAIO₃晶体上，光经过Tm:YAIO₃晶体后再依次经过第一平凹镜、第二平凹镜、第三平凹镜和黑砷磷合金可饱和吸收体，从黑砷磷合金可饱和吸收体输出的光经过第二平面镜，并最后由第二平面镜输出脉冲激光；其中，所述第一平凹镜凹面与Tm:YAIO₃晶体、第二平凹镜凹面相对，所述第三平凹镜凹面与第二平凹镜凹面、黑砷磷合金可饱和吸收体相对。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

所述半导体尾纤输出激光器发射的是中心波长为795nm的连续光，795nm的连续光通过1：0.5耦合透镜组和第一平面镜聚焦到Tm:YAIO₃晶体上，光斑半径为100μm，经过Tm:YAIO₃晶体转化为2023nm连续光，最后从第二平面镜输出2023nm脉冲激光。

所述第一平面镜镀有795nm增透膜和2023nm高反膜。