单层石墨烯锁模Yb,Y:CaF2激光器的二极管泵浦研究

"单层石墨烯作为模式锁定元件应用于二极管泵浦的Yb，Y：CaF2激光器，实现了稳定且短脉冲的激光输出。" 这篇研究论文详细探讨了使用单层石墨烯作为饱和吸收体在二极管泵浦的Yb，Y：CaF2激光器中的应用，以实现激光的锁模操作。锁模是一种激光技术，它通过在激光谐振腔内引入非线性效应，使得激光输出以一系列等间隔的时间间隔脉冲形式出现，这些脉冲具有极高的峰值功率和超短的持续时间。 首先，文章介绍了一种大面积、高质量的单层石墨烯饱和吸收体，这是通过化学气相沉积技术制备的。石墨烯因其独特的电子结构，特别是其宽带光响应和快速的光电响应，成为一种理想的锁模激光器中的饱和吸收材料。它的二维特性允许其在微纳尺度上实现薄而均匀的吸收层，这对于锁模激光器的紧凑性和效率至关重要。 然后，研究人员将这种石墨烯吸收体集成到一个具有Yb和Y掺杂的氟化钙（CaF2）晶体的激光系统中。Yb和Y是常用的激光激活离子，它们可以高效地吸收二极管发出的泵浦光，并转化为激光辐射。二极管泵浦方式具有高效率、易于集成和小型化等优点，因此在激光技术中广泛应用。 在没有额外的负色散元素的情况下，实验结果显示该激光器能够产生4.8皮秒（ps）的脉冲，这是一个非常短的脉冲持续时间，表明了石墨烯饱和吸收体对于激光锁模的有效性。短脉冲的产生对于诸如超快光学、精密测量、生物医学成像和光纤通信等领域有着重要应用。 此外，论文还可能涉及了激光器的稳定性分析、脉冲啁啾控制、以及石墨烯吸收体的性能优化等方面的研究。通过调整石墨烯的厚度、激光谐振腔参数以及泵浦功率，可以进一步优化激光器的性能，例如改善脉冲质量、降低脉冲宽度或提高重复频率。 这项工作展示了单层石墨烯在激光技术中的潜力，尤其是对于开发紧凑、高性能的锁模激光器。它不仅为激光脉冲工程提供了新的途径，也为未来基于石墨烯的光电子器件和光子学应用奠定了基础。