基于层状WS2调制激光泵浦的光学参量振荡中红外运转特性

• 作者: 王静 逄金波 郭鹤泽 胡新宇 周承辰 唐文婧 蒋锴 夏伟
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 层状过渡金属硫化物 中红外光学参量振荡器 动力学方程 可饱和吸收截面
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 电磁学、光学、声学、传热学、经典力学和流体动力学|ELECTROMAGNETISM, OPTICS,ACOUSTICS,HEAT TRANSFER,CLASSICAL MECHANICS, AND FLUID DYNAMICS
• 页码范围: 124-133
• 页数: 10页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.71.20211409

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(WS2)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 WS2对光参量转换的优化特性,发现WS2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(KTiOAs04,KTA)的制冷不均匀.WS2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WS2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 WS2的可饱和吸收特性参数,并求解了层状WS2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.