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超快光纤激光器的快速发展与可饱和吸收体(SAs)密切相关,利用二维材料制成可饱和吸收体应用在光纤激光器中,已成为当下最受欢迎的实现超短脉冲的方式之一。新型二维材料主要包括石墨烯(Graphene)、过渡金属族硫化物(TMDs)、黑磷(BP)和拓扑绝缘体(TIs)等,由于这些二维材料的制备工艺简单、成本低、工作波段宽且损伤阈值高,现已成为脉冲激光应用领域中出色的SAs。本论文主要围绕新型二维材料的非线性可饱和吸收性能及在光纤激光器中的应用展开了研究。用液相剥离法制备了二硒化钛(1T-Ti Se2)、硒化锗(Ge Se)以及二硒化钽(2H-Ta Se2)纳米片材料,利用这些二维材料的可饱和吸收特性在光纤激光器中分别实现了稳定的脉冲运转,并且对实验结果进行分析和讨论。具体研究内容如下:(1)基于1T-Ti Se2 SA的超快光纤激光器研究。对1T-Ti Se2纳米片进行一系列的表征及光学特性测试。(1)利用1T-Ti Se2 SA实现了被动调Q掺铒光纤激光器。当泵浦功率为400 m W时,其输出脉冲的最大输出功率为5.85 m W,脉冲持续时间为1.31μs,相应的脉冲能量为79.3 n J。充分证明了1T-Ti Se2纳米片具有良好的非线性可饱和吸收特性,且适用于实现短脉冲运作。(2)利用1T-Ti Se2 SA实现了锁模掺铒光纤激光器。重新搭建1.5μm的环型腔,实现了稳定的传统孤子(CSs)锁模以及束缚态孤子锁模。在传统孤子锁模模式下,输出脉冲的脉冲持续时间为1.74 ps,脉冲重复频率为3.23MHz,最大平均输出功率为2.904 m W。在束缚态孤子锁模模式下,两个相同的孤子以6.1 ps的时间间隔形成束缚态脉冲,束缚态脉冲以3.23 MHz的重复速率均匀分布。(2)基于Ge Se SA的被动调Q掺铒光纤激光器研究。对Ge Se纳米片进行一系列的表征及光学特性测试。利用Ge Se SA在掺铒光纤激光器中实现了稳定的脉冲输出,证明了Ge Se纳米片的非线性可饱和吸收特性。此时的重复频率从22.8 k Hz增加到77.59 k Hz。当泵浦功率为515 m W时,其输出脉冲的最大输出功率为3.58 m W,脉冲持续时间为1.51μs,相应的脉冲能量为46.14 n J。(3)基于2H-Ta Se2 SA的被动调Q掺铒光纤激光器研究。对2H-Ta Se2纳米片进行一系列的表征及光学特性测试。利用2H-Ta Se2 SA在掺铒光纤激光器中实现了稳定的脉冲输出,泵浦功率为515 m W时,获得的输出脉冲的最大输出功率为2.98 m W,脉冲持续时间为1.53μs,对应的脉冲能量为65.5 n J。首次证明了2H-Ta Se2纳米片具有非线性可饱和吸收特性,且适用于脉冲激光领域。