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以铋烯量子点作为可饱和吸收体的被动调Q近红外激光器

DOI：10.1016/j.optlastec.2020.106219 期刊：Optics & Laser Technology 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 通过液相剥离法合成了铋烯量子点(Bi-QDs)，用于近红外(NIR)波段的被动调Q操作。采用开孔Z扫描技术研究了所制备Bi-QDs的非线性光学特性，在1.06和1.34微米波长处的调制深度分别为18.1%和5.1%。基于该Bi-QDs可饱和吸收体，实现了分别工作于4F3/2→2I11/2和4F3/2→2I13/2跃迁的被动调Q Nd:GdVO4激光器，展现出近红外波段的宽带光调制能力。对于1.34微米处4F3/2→2I13/2跃迁激光，获得最短脉冲宽度155纳秒，重复频率457千赫兹；对应1.06微米处4F3/2→2I11/2跃迁，最小脉冲宽度为150纳秒，重复频率424千赫兹，单脉冲能量达261纳焦，峰值功率1.68瓦。此外首次研究了Bi-QDs的基态吸收截面与激发态吸收截面，通过耦合速率方程数值模拟了激发态寿命对输出参数的影响。本研究证实Bi-QDs中的陷阱态在脉冲产生机制中起重要作用。
作者： Li Dong，Weichun Huang，Hongwei Chu，Guiqiu Li，Han Zhang，Dechun Li，Ying Li，Yunzheng Wang，Shengzhi Zhao
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究铋烯量子点（Bi-QDs）的非线性光学特性及其作为可饱和吸收体在被动调Q近红外（NIR）激光器中的应用。

研究成果

研究表明，通过液相外延法合成的铋量子点展现出显著的非线性光学特性，使其适合作为被动调Q近红外激光器的可饱和吸收体。分别在1.06微米和1.34微米波长实现了150纳秒与155纳秒的最短脉冲持续时间。首次计算了铋量子点的基态与激发态吸收截面，并通过数值模拟研究了激发态寿命对激光性能的影响。该发现证实了铋量子点在超快光子学应用中的潜力。

研究不足

该研究聚焦于Bi量子点作为近红外激光器中可饱和吸收体的非线性光学特性及应用。局限性在于需进一步优化Bi量子点质量与激光腔设计，以实现更短的脉冲持续时间和更高的峰值功率。

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