[实用新型]一种基于WSe2可饱和吸收体的Z型锁模固体激光器

说明书

本实用新型涉及一种基于WSe₂可饱和吸收体的Z型锁模固体激光器，其特征在于：包括半导体激光器、耦合透镜组、Yb:BOYS晶体、平凹镜、反射镜、WSe₂可饱和吸收体和输出镜，所述半导体激光器产生的连续光中心波长为975 nm，连续光依次经过耦合透镜组和Yb:BOYS晶体后入射到平凹镜，经平凹镜反射到反射镜，然后经反射镜反射到WSe₂可饱和吸收体，连续光经过WSe₂可饱和吸收体后，经输出镜输出1062 nm的脉冲激光，该激光器可实现飞秒、皮秒级的脉冲激光输出。

技术领域

本实用新型涉及一种基于WSe₂可饱和吸收体的Z型锁模固体激光器，属于脉冲激光技术领域及非线性光学领域。

背景技术

近年来，具有非线性吸收特性的新型材料被用来制备可饱和吸收体，如黑磷、拓扑绝缘体（Bi₂Te₃、Bi₂Se₃、Sb₂Te₃）和过渡金属硫化物（MoS₂、WS₂、SnS₂）等，其中过渡金属硫化物的化学式可以表达为MX₂，其中M代表Ⅳ族（Ti, Zr, Hf 等），Ⅴ族（V, Nb, Ta）和Ⅵ族（Mo,W等）过渡金属元素，X表示S、Se或Te。这些材料具有X-M-X三明治结构键合的晶体结构，M原子夹在两层X原子之间X原子在每个晶格内有三个键，互相键合成稳定的六边形结构。相邻原子层由弱范德华力相连，使材料具有灵活的力学特性，材料的整体对称性为六边形或菱形，金属原子具有八面体过三棱柱的配位。过渡金属硫化物具有三阶非线性效应，可以作为饱和吸收体用于激光锁模获得脉冲激光。

二维材料二硒化钨（WSe₂）属于分层过渡金属硫族化合物族，由于具有独特的电子、光学、电化学等特性。WSe₂是典型的过渡金属硫化物，具有与石墨烯类似的结构。层状WSe₂具有随材料层数变化实现带隙调控的特点并且实现随材料层数由多层或少层减少至单层时，材料带隙由间接带隙转变为直接带隙。此外，层状WSe₂材料的三阶非线性响应——饱和吸收特性也使其成为获得脉冲激光锁模的理想材料之一。层状二维材料WSe₂过渡金属硫化物的制备方法可选择化学气相沉积法，采用热壁管式炉作为反应炉，将蓝宝石基底放置在管内特定位置，同时在管式炉内放置Se和WO₃粉末；对管式炉进行升温并在一定时间后降温，使两种粉末经过反应沉降后得到层状WSe₂材料。采用用此种方法制得的可饱和吸收体质量可满足固体激光器应用要求。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中存在的问题，提供一种可输出飞秒、皮秒级高光束质量脉冲激光的激光器。

为了达到上述目的，本实用新型提出的技术方案为：一种基于WSe₂可饱和吸收体的Z型锁模固体激光器，包括半导体激光器、耦合透镜组、Yb:BOYS晶体、平凹镜、反射镜、WSe₂可饱和吸收体和输出镜，所述半导体激光器产生的连续光中心波长为975 nm，连续光依次经过耦合透镜组和Yb:BOYS晶体后入射到平凹镜，经平凹镜反射到反射镜，然后经反射镜反射到WSe₂可饱和吸收体，连续光经过WSe₂可饱和吸收体后，经输出镜输出1062 nm波段的激光。

对上述技术方案的进一步设计为：所述Yb:BOYS晶体朝向半导体激光器的一面镀有975 nm增透膜和1062 nm高反膜，背向半导体激光器的一面镀有1062 nm的增透膜。

所述平凹镜镀有1062 nm高反膜。

所述反射镜镀有1062 nm高反膜。