【摘 要】
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超快光纤激光器在生物医学、光纤传感和光学信息处理等领域中受到广泛关注。被动锁模光纤激光器（Passively mode-locked fiber laser,PMLFL）作为超快激光领域中的一种,可以实现窄脉宽和高功率的优质脉冲输出。其中基于二维材料的PMLFL因其结构紧凑、价格低廉等诸多优势而被广泛研究。本论文围绕氧化石墨烯（GO）纳米复合材料的PMLFL的脉冲输出开展了相关的实验与理论研究。主
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超快光纤激光器在生物医学、光纤传感和光学信息处理等领域中受到广泛关注。被动锁模光纤激光器（Passively mode-locked fiber laser,PMLFL）作为超快激光领域中的一种,可以实现窄脉宽和高功率的优质脉冲输出。其中基于二维材料的PMLFL因其结构紧凑、价格低廉等诸多优势而被广泛研究。本论文围绕氧化石墨烯（GO）纳米复合材料的PMLFL的脉冲输出开展了相关的实验与理论研究。主要内容如下:1.在GO锁模光纤激光器中,我们得到了中心波长为1561.8 nm、脉宽为984 fs的传统锁模脉冲输出。研究发现调节泵浦功率与偏振状态,可以在1532.02 nm与1556.41 nm处实现谐波双波长脉冲输出。并且在1561.4 nm～1563.2 nm范围内实现了多孤子束现象,该现象在光束加密和信息传输领域存在较大的应用前景。2.我们研究发现硒化锑（Sb2Se3）/GO纳米复合材料的调制深度和饱和光强分别为4.78%和9.86 MW/cm~2。首次将Sb2Se3/GO应用到PMLFL中,在1560.5 nm的中心波长处实现了稳定的锁模脉冲输出。并且与GO锁模光纤激光器相比得到更好的脉冲输出特性,脉宽从984 fs缩短到511 fs,信噪比从45提高到58.55 d B,斜率效率从11.9%提高到16.18%。该结果在一定程度上促进了Sb2Se3材料在超快光子学上的应用研究。3.我们研究发现硒化钒（VSe2）/GO纳米复合材料的调制深度和饱和光强分别为14.3%和0.93 MW/cm~2。首次将VSe2/GO应用到PMLFL中,得到了中心波长为1557.9 nm、脉宽573 fs、信噪比60.4 d B以及斜率效率为16.16%的传统锁模脉冲输出。研究发现在传统锁模的基础上调节泵浦功率与偏振状态,首次得到了孤子分子脉冲输出。实验结果证明VSe2/GO纳米复合材料是一种可行的可饱和吸收体。4.我们采用数值仿真的方法研究了光纤激光器中传统锁模孤子和孤子分子产生的动力学过程。研究发现随着泵浦功率的增加单脉冲会发生孤子分裂现象。并且孤子分子需要经历多个非线性调制过程才能形成稳定状态,展示了一种新颖的动力学现象,最终该仿真结果与实验结果匹配较好。数值仿真的方法能够更加直观的研究多脉冲的瞬态动力学特性,在提升激光器的性能参数上具有指导意义。
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