基于层状WS_(2)调制激光泵浦的光学参量振荡中红外运转特性

摘要

光学参量振荡器是重要的中红外相干光源.近年来,在激光调制方面,二维过渡金属硫化物展现了非线性可饱和吸收特性,因此有望成为光学参量振荡器基频激光的优良调制元件.本工作中,首先,实验测量了层状二硫化钨(WS_(2))调制固体激光的输出特性.其次,结合主动声光Q开关,实现了主被动双调Q光参量振荡的运转,得到了纳秒脉冲宽度的中红外脉冲,并研究了WS_(2)对光参量转换的优化特性,发现WS_(2)纳米片除了能够压缩脉冲、提高峰值功率外,还能缓解单主动调Q光学参量振荡器中的"输出饱和下降"现象,这种现象可能起因于砷酸钛氧钾(KTiOAsO_(4),KTA)的制冷不均匀.WS_(2)的可饱和吸收效应能够显著压缩光斑,减少高斯光斑的边缘能量,因此能够缓解KTA的温度梯度分布,从而优化输出特性.最后,基于WS_(2)的非线性透过率曲线,考虑非均匀展宽机制和大信号下的非饱和吸收,计算了WS_(2)的可饱和吸收特性参数,并求解了层状WS_(2)调制光学参量振荡器的速率方程组.本文在实验上展示了二维过渡金属硫化物对激光非线性频率变换的优化效果,尤其是对热效应的缓解;同时,为二维材料调制激光的动力学模拟提供了参数依据.