Passively Q-switched Er:Lu<sub>2</sub>O<sub>3</sub> laser with MXene material Ti<sub>4</sub>N<sub>3</sub>T<sub>x</sub> (T = F, O, or OH) as a saturable absorber
Guoqiang Li, Tao Li, Wenchao Qiao, Tianli Feng, Cenyang Feng, Jia Zhao, Guiqiu Li, Shengzhi Zhao
Abstract
In this Letter, we report a titanium nitride ( <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:msub> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi> <mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mn>4</mml:mn> </mml:msub> </mml:mrow> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:msub> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:mi mathvariant="normal">N</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mn>3</mml:mn> </mml:msub> </mml:mrow> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:msub> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mi>x</mml:mi> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> ) passive <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:mi>Q</mml:mi> </mml:mrow> </mml:math> -switched <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi> <mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:mo>:</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:msub> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi> <mml:mi mathvariant="normal">u</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:msub> </mml:mrow> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:msub> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mn>3</mml:mn> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> laser. The homemade two-dimensional <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:msub> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi> <mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mn>4</mml:mn> </mml:msub> </mml:mrow> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:msub> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:mi mathvariant="normal">N</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mn>3</mml:mn> </mml:msub> </mml:mrow> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:msub> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mi>x</mml:mi> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> saturable absorber shows excellent passive <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:mi>Q</mml:mi> </mml:mrow> </mml:math> -switching performance around a 2.85 µm wavelength region. Under the absorbed pump power of 7.4 W, the passive <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:mi>Q</mml:mi> </mml:mrow> </mml:math> -switching laser yields a maximum output power of 0.778 W at a pulse repetition rate of 113.7 kHz, corresponding to a single pulse energy of 6.84 µJ and peak power of 24.57 W.