为获得脉冲宽度窄、波形对称性好、输出性能稳定的脉冲激光,设计了一种基于石墨烯量子点与二硫化钼的1064 nm双被动调Q激光器。该激光器采用结构简单的线形腔结构,以808 nm LD为抽运源、Nd∶YVO4为增益介质。分别采用水热法和锂离子-插层法获得了石墨烯量子点溶液与二硫化钼溶液。经旋涂、烘干等工艺制备出可饱和吸收体,作为被动调Q器件。相比于单被动调Q激光器,双被动调Q激光器输出的激光脉冲宽度更窄、脉冲波形对称性更好。当抽运功率为12.9 W时,实验测到的调Q激光脉冲宽度为180 ns,重复频率为1085 kHz,信噪比为44 dB,平均输出功率为595 mW。

采用水热法制备了石墨烯量子点(GQDs)可饱和吸收体(SA)。对GQDs SA的光学特性进行表征, 估算出其调制深度为6.9%。将GQDs作为SA应用于二极管端面泵浦Nd∶YVO4激光器, 实现了1 063.5 nm处的被动调Q激光输出。在吸收泵浦功率为9.12 W时, 输出脉冲的重复频率为1.64 MHz, 脉冲宽度为 200 ns, 对应的脉冲能量为0.51 μJ, 峰值功率为2.5 W。

以二硫化钼(MoS2)为代表的新型“类石墨烯”二维材料具有带隙可调、调制深度高、宽带可饱和吸收等优点, 在超快脉冲激光器中获得了广泛应用。采用锂离子-插层法制备MoS2纳米片溶液, 通过超声、离心、旋涂、干燥等工艺制作了高质量MoS2可饱和吸收体(SA)。利用拉曼光谱和原子力显微镜等方法对制备的MoS2薄膜进行了表征, 结果表明, 该MoS2薄膜为少层结构(2~3层)且具有良好的均匀性。将该MoS2 SA置于W型全固态激光器系统中, 实现了1063.9 nm稳定的被动锁模运转。实验中, 当吸收抽运功率达到6.86 W时, 脉冲平均输出功率为894 mW, 单脉冲能量及峰值功率分别为10.28 nJ和2.056 kW, 锁模脉冲宽度为5 ps。