By using Sb 2 Te 3 nanosheets as saturable absorbers (SA) and an acousto-optic modulator (AOM), a laser-diode (LD) end-pumped idler-resonant KTiOAsO 4 (KTA)-based intracavity optical parametric oscillator (IOPO) pumped by a dual-loss-modulated Q-switched mode-locked (QML) laser has been realized. The experimental results show that the pulse widths of the Q-switched envelope and the mode-locking pulse numbers underneath the Q-switched envelope decrease as the pump power increases. When the pump power reaches a certain value, only one mode-locking pulse underneath a Q-switched envelope exists, resulting in the generation of the subnanosecond mode-locking pulses of OPO with the repetition rate of AOM. The minimum mode-locking pulse durations of the signal and idler waves were measured to be 545 and 936 ps at an AOM frequency of 1 kHz and a diode pump power of 22.45 W, corresponding to the maximum peak powers of 648 and 185 kW, respectively. Furthermore, a set of coupled rate equations for the dual-loss-modulated QML laser-pumped intracavity idler-resonant OPO was formulated according to the Gauss distribution of intracavity photon density. The numerical simulations of these equations agree with the experimental results. These results collectively suggest the potential application of Sb 2 Te 3 as a promising nanomaterial in the realm of optoelectronics.

In this work, a unique pentagonal TMD material, palladium disulfide (PdS2) nanosheets were fabricated by the liquid-phase exfoliation (LPE) process, and the physical characteristics were also investigated. The nonlinear transmittance is measured by the power scanning method and the modulation depth is fitted to be 15.3%. Based on the transmittance curve, the saturable absorption parameters of PdS2 are calculated, including 5.85 × 10−19 cm2 ground-state absorption cross-section, 1.63 × 10−19 cm2 excited-state absorption cross-section, and 683.5 μs excited-state lifetime. By employing both PdS2 as a saturable absorber (SA) and an acousto-optic modulator (AOM), a doubly Q-switched and mode-locked (QML) laser-pumped intracavity KTiOPO4 (KTP) optical parametric oscillator (OPO) was realized. The pulse energy and the pulse width of the Q-switched envelope for signal wave have been measured. At higher pump power, the high-peak-power low-repetition-rate sub-nanosecond mode-locking pulse of signal wave is generated, in which there is only one mode-locked pulse underneath a Q-switched envelope. The measured shortest signal pulse duration is 530 ps, corresponding to a peak power of 337 kW, at an incident pump power of 9.81 W and an acousto-optic modulator (AOM) repetition rate of 1 kHz. In addition, by considering the Gauss distribution of intracavity photon density, a set of coupled rate equations for a doubly QML laser-pumped intracavity OPO was given and the numerical simulations agreed with the experimental results. These results indicate that PdS2 is a promising nonlinear optical material for optical applications in the near-infrared (NIR) region.