1D/2D DWCNT/MoS2混合维度异质结构在1.9 μm被动调Q Tm:YLF激光器中的饱和吸收特性与应用研究

本文创新性地采用两步化学气相沉积（CVD）法制备了1D/2D双壁碳纳米管（DWCNT）/二硫化钼（MoS2）混合维度异质结构，首次将其作为饱和吸收体（SA）应用于1.9 μm被动调Q（PQS）Tm:YLF激光系统，实现了830 ns窄脉宽、9.5 μJ高脉冲能量的中红外激光输出，为混合维度材料在光电调制领域提供了新范式。

　　

Highlight

一维（1D）与二维（2D）材料的混合维度异质结构能产生独特的光电现象。本研究通过两步CVD法构建的DWCNT/MoS₂异质结构，在2 μm波段展现出优异的饱和吸收特性（调制深度20.7%），并首次实现其在1.9 μm Tm:YLF激光器中的被动调Q应用。

Experimental setup

实验采用掺杂浓度1.5 at.%的a轴Tm:YLF晶体（尺寸10×3×3 mm³），两端面镀有增透膜（AR@1.9μm）。谐振腔采用平-凹镜结构，将DWCNT/MoS₂ SA插入腔镜焦点处，通过792 nm激光二极管泵浦。

Experimental results and discussion

对比实验显示：未加SA时激光器连续波（CW）输出功率达1.33 W（斜率效率13.0%）；插入SA后实现脉冲输出，在12.2 W泵浦功率下获得380 mW最大输出（斜率效率3.8%），最窄脉宽830 ns（重复频率40 kHz），对应单脉冲能量9.5 μJ。

Conclusion

该工作证实DWCNT/MoS₂异质结构在中红外波段具有卓越的光调制能力（饱和强度7.8 MW/cm²），为混合维度材料在脉冲激光领域的应用开辟了新途径。