石墨烯饱和吸收体驱动的高重复频率被动调Q Ho：YLF激光器研究

"这篇研究论文详细介绍了使用石墨烯作为饱和吸收体的高重复频率被动调Q Ho：YLF激光器的开发与性能分析。实验中，他们通过连续波（CW）Tm：YAP激光器对Ho：YLF激光器进行共振泵浦，并对比了采用不同输出耦合器时的激光性能。在被动Q切换（PQS）模式下，他们获得了2.26瓦的最大平均输出功率，斜率效率高达20.7%。观察到的最短脉冲宽度为651.9纳米，中心波长为2057.16纳米，使用的是曲率半径为300毫米、透射率为50%的输出耦合器。此外，该激光器的最大脉冲重复频率达到了59.2千赫兹，束质量因子M²为1.2，接近衍射极限。这表明多层石墨烯可以有效地用作Ho：YLF激光器在2微米左右波段的饱和吸收体。" 在本文中，研究人员探讨了一种新型的激光技术，即利用石墨烯作为饱和吸收体的被动调Q Ho：YLF激光器。石墨烯是一种二维碳材料，因其独特的光学性质，如高强度的非线性吸收和快速的光电响应，而成为激光领域的一个热门选择。在实验中，石墨烯被用作激光腔内的饱和吸收体，其作用是在激光增益介质达到阈值后，通过吸收额外的光子来快速关闭激光振荡，从而产生短脉冲。 他们首先使用Tm：YAP激光器作为泵浦源，通过连续波泵浦激发Ho：YLF激光晶体。这种泵浦方式能够有效提高激光效率，并且有助于实现高重复频率的脉冲输出。通过对比不同的输出耦合器，研究人员发现，选择合适的输出耦合器可以优化激光器的性能，例如提高平均输出功率和改善脉冲特性。 实验结果显示，采用石墨烯饱和吸收体的激光器在PQS模式下表现出优异的性能。2.26瓦的最大平均输出功率和20.7%的斜率效率表明系统具有较高的能量转换效率。此外，651.9纳秒的最短脉冲宽度意味着能够产生非常短的激光脉冲，这对于需要高时间分辨率的应用至关重要。59.2千赫兹的脉冲重复频率则意味着激光器能够在短时间内产生大量脉冲，这对于高速通信、精密测量和遥感等应用非常有利。 激光器的束质量因子M²是衡量激光光束质量和扩散程度的重要参数，M²值接近1.2显示出激光束质量非常好，接近理论上的衍射极限。这意味着激光能量分布均匀，适合于需要高质量光束的应用。 这项研究揭示了石墨烯作为饱和吸收体在高重复频率Ho：YLF激光器中的潜力，为未来开发高性能、紧凑型激光器提供了新的设计思路。同时，这也可能推动在医疗、科学研究、工业加工以及国防等领域对2微米波段激光器需求的进一步发展。