[實用新型]基于半導體材料NiO的X型腔脈沖激光器

有效

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• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN209374879U
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發(fā)明（設計）人: 常建華;戴騰飛;劉海洋;戴瑞
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: H01S3/11
• 分類號: H01S3/11;H01S3/105;H01S3/16
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

本實用新型公開了基于半導體材料NiO的X型腔脈沖激光器，帶尾纖輸出的半導體激光器產生940nm連續(xù)光依次經過耦合透鏡和凹面輸入鏡入射到Yb:YAG/Cr4+:YAG/YAG晶體，經過Yb:YAG/Cr4+:YAG/YAG晶體的增益激光由凹面全反鏡反射到達平面全反鏡，然后被反射并原路返回，到達凹面輸入鏡后反射，經過NiO復合材料可飽和吸收體后到達輸出鏡輸出1030nm波段的脈沖激光。本實用新型利用NiO所具有的可飽和吸收特性，可獲得高能量的鎖膜脈沖激光，實現納秒級的脈沖輸出。此外，基于NiO納米片在近紅外波段的帶內電子躍遷所產生的飽和吸收特性，優(yōu)選NiO納米片薄膜厚度進而實現NiO可飽和吸收體在不同激光波段的運轉。

技術領域

本實用新型屬于激光技術及其非線性光學的技術領域，具體涉及基于半導體材料NiO的X型腔脈沖激光器。

背景技術

近年來，以石墨烯為代表的二維材料在各個領域應用廣泛，然而，由于石墨烯的零帶隙效應特性，無法實現半導體邏輯開關，因此大大限制其在半導體領域和光電領域的應用；同時，對于二維過渡金屬硫化物（TMDs）例如MoS2等，盡管有著良好的電信號調節(jié)性能，但由于其載流子遷移率過低限制了過渡族金屬硫化物在電子領域的應用，因此尋找具有合適帶隙且有高載流子遷移率的材料成為當前研究的熱點問題。對于3維過渡族金屬氧化物材料而言，其過渡族金屬離子特殊的3維電子結構而產生的電子間強關聯特性，使其具有特異的光電性能，對該類材料的研宄和應用一直以來是物理學和光學等學科的研宄熱點。NiO作為一種寬帶隙半導體材料且Ni2+離子具有3d電子結構，其3d電子間有強關聯特性，室溫下其禁帶寬度3.6eV-4.0eV，在光催化、磁學和光學等方面有重要應用，具有強的3d電子關聯特性、高光敏感性、合適帶隙等優(yōu)點的新型半導體材料NiO，克服了石墨烯以及過渡族金屬硫化物的不足，有望成為良好的半導體材料，并在未來的生物醫(yī)學、光電子等領域中大顯身手。基于NiO光電性能構建器件的作用機制主要是由NiO中O2-p態(tài)到Ni2+3d態(tài)的電子帶間躍遷和雙光子吸收過程產生的。事實上，NiO也是一種具有強關聯特性的3d過渡族金屬氧化物，Ni2+3d電子間存在強的d-d庫侖相互作用。在晶體場下，Ni2+3d電子軌道能夠發(fā)生自旋軌道劈裂，可以引起劈裂能級間的電子帶內躍遷過程，因此NiO很適用于作為非線性光學器件。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種基于半導體材料NiO的X型腔脈沖激光器，這種脈沖激光器利用NiO所具有的可飽和吸收特性，可獲得高能量的鎖膜脈沖激光，實現納秒級的脈沖輸出，基于NiO納米片在近紅外波段的帶內電子躍遷所產生的飽和吸收特性，優(yōu)選NiO納米片薄膜厚度進而實現NiO可飽和吸收體在不同激光波段的運轉。

為實現上述技術目的，本實用新型采取的技術方案為：

基于半導體材料NiO的X型腔脈沖激光器，其中：包括半導體激光器、耦合透鏡、第一平凹鏡、Yb:YAG/Cr4+:YAG/YAG晶體、第二凹面鏡、反射鏡、NiO可飽和吸收體和輸出鏡，第一平凹鏡、Yb:YAG/Cr4+:YAG/YAG晶體、第二凹面鏡、反射鏡、NiO可飽和吸收體和輸出鏡共同組成一X型諧振腔，帶尾纖輸出的半導體激光器能產生射向耦合透鏡的連續(xù)光，連續(xù)光透過耦合透鏡后，射向第一平凹鏡的平面，然后透過第一平凹鏡入射到Yb:YAG/Cr4+:YAG/YAG晶體中，經過Yb:YAG/Cr4+:YAG/YAG晶體增益后，連續(xù)光變?yōu)槊}沖激光射向第二凹面鏡的凹面，第二凹面鏡反射脈沖激光至反射鏡，反射鏡將脈沖激光反射并原路返回，脈沖激光經第二凹面鏡的凹面反射后，從Yb:YAG/Cr4+:YAG/YAG晶體經過，加強光強，從Yb:YAG/Cr4+:YAG/YAG晶體射出后，射到第一平凹鏡的凹面，經第一平凹鏡的凹面反射至NiO可飽和吸收體，透過NiO可飽和吸收體后射向輸出鏡，后由輸出鏡輸出鎖模脈沖激光。

為優(yōu)化上述技術方案，采取的具體措施還包括：

上述的半導體激光器發(fā)射的連續(xù)光中心波長為940nm。