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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

激光器的发光原理与普通光源有着非常大的差别，其具有高亮度、高单色性、高方向性以及高相干性等特点。短脉冲激光技术的发展，推动了物理学、化学、生物学、激光光谱学等学科的进步。全固态脉冲激光器在材料制备、医学治疗、精密仪器加工及大气探测等领域都有不同程度的应用。全固态脉冲激光器较常采用调q/锁模技术来实现超短脉冲输出,一般情况下，调q/锁模技术需要与可饱和吸收体(sa)结合使用，可饱和吸收体(sa)可以将连续激光变为脉冲序列。

在实际应用中不仅要求可饱和吸收体具有超快的反应时间、较宽的波段吸收范围、较低的损耗和较强的非线性效应，还希望其成本低廉、工艺简单及便于光学系统集成。由于声光调q和电光调q器件体积较大，采用两者作为主动调q/锁模器件难以满足激光器小型化的需求。声光调q开关能力差，输出脉冲的宽度在纳秒量级,而电光调q器件对工作电压要求较高，且难以获得高重复频率的激光脉冲，这些都是制约主动调q技术在激光超短脉冲领域得到深入应用的因素。被动调q激光器凭借结构简单紧凑与输出稳定性高的优点，成为了相关领域研究的热点。

染料作为吸收体存在使用寿命短、见光易分解及有安全隐患等缺点；采用sesam作为吸收体存在制作工艺复杂、价格昂贵、工作波长范围窄、调制深度及恢复时间难以调整等缺点。而石墨烯，其独特的能带结构，可以对任何波段的光进行吸收。此外，石墨烯具有的高损伤阈值、短饱和弛豫时间及较大的调制深度等特点，弥补了传统可饱和吸收体的不足，成为了调q/锁模器件的理想材料。氧化石墨烯是石墨烯经强力氧化及水解后得到的化合物,在氧化过程中石墨烯独特的能带结构没有遭到破坏，仅边缘部分引入了大量的含氧官能团，这使氧化石墨烯在具有较高的热损伤阈值、强烈的可饱和吸收效应及超宽的波段吸收范围等特点的同时还表现出强烈的亲水性，与石墨烯相比，其研究时间更长、成本更低廉、工艺更简单且更易与水或其他试剂形成稳定的混合溶液,是制作吸收体的优秀材料。

国内外研究现状

2004年，英国曼切斯特大学a.geim和k.novoselov等人利用微机械剥离法首次得到石墨烯，由于石墨烯独特的能带机构，它可以对任何波段的光进行吸收。氧化石墨烯是石墨烯的派生物，具有良好的润湿性能和表面活性。并且制备成本低廉，原料易得，原料利用率高，非常适合做可饱和吸收体。2013年，feng c等利用氧化石墨烯可饱和吸收体在nd：yvo₄晶体中实现输出最高功率为3.06w的8.8ps锁模运转。2015年，zhu h t等利用氧化石墨烯可饱和吸收体在yb：y₂sio₅晶体中实现最短763fs锁模运转。

随着高增益激光介质(掺杂ndt的yag、yvo4、 ylf 和yap)的不断出现、大非线性系数晶体的成功研发(lbo、ktp、 ppln) 以及非线性光学频率变换技术的不断完善，我们可以利用倍频、和频及差频技术对激光波长进行拓展。全固态绿光脉冲激光器因转换效率高、使用寿命长、结构紧凑及光束质量好等特点，在医学治疗、精密加工、军事对抗和高清显示等方面有着广泛的应用，成为了发展最快、技术最成熟、输出功率最高的激光器之一。近年来，国内外在提高全固态绿光脉冲激光器的输出功率、转换效率以及稳定性等方面，取得了重大的突破和瞩目的进展。

2. 研究的基本内容

氧化石墨烯优秀的光学特性、超宽的透光范围以及较高的损伤阈值,弥补了传统可饱和吸收体的不足，成为制备吸收体的理想材料。本文采用改进的hummers法制备出氧化石墨粉末，经超声剥离形成稳定的氧化石墨烯溶液，利用滴涂法得到氧化石墨烯吸收体并对其进行一系列表征。将氧化石墨烯吸收体作为调q器件插入到激光器谐振腔中，获得了稳定的绿光脉冲输出，具体研究内容如下:

1、介绍了调q速率方程，在调q速率方程的基础上对调q原理进行了解释，并介绍了不同调q器件的优缺点及适用领域。

2、重点介绍了氧化石墨烯的结构特征与光学特性。氧化石墨烯保留了石墨烯的晶格和能带结构，故氧化石墨烯具有与石墨烯相似的光学特性，而氧化过程中引入的含氧官能团使氧化石墨烯具有强烈的亲水性，更容易制成调q器件。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案

1、理解被动调q激光器的基本理论

2、理解石墨烯/氧化石墨烯的光学特性

4. 参考文献

[1]徐金龙. 基于石墨烯锁模全固态超快激光器件研究[d].山东大学，2012.

[2]郝霞.基于石墨烯/氧化石墨烯的可调谐掺铒光纤激光器的研究[d].天津理工大学,2015.

[3]刘培生，周茂奇,刘安东，等.多孔金属负载多沟道结构tio2光催化膜系统[j]稀有金属材料与工程,2009,38:250-253.

[4]候佳.几种新型全固态锁模激光器件的研究[d].山东大学2016.