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非线性光学材料在全光信息处理和特殊光功能模块方面具有重要的研究价值,是近年来一个非常活跃的研究领域。碳纳米管(Carbon Nanotubes)具有优良的三阶非线性光学特性,该特性源于其碳-碳σ键,具有恢复时间快、损伤阈值高、成本低、化学特性稳定等优点。基于碳纳米管的各种非线性光学材料及其在光电子器件方面的应用是当前非线性光学领域的一个重要研究热点。本文利用聚酰亚胺(polyimide, PI)易成膜、稳定性好、耐高温及在通信波长透明等优点,对以PI作为分散剂的有机单壁碳纳米管(Single-wall carbon nanotubes, SWCNT)薄膜的制备与非线性光学特性及其在被动锁模光纤激光器中的应用进行了较为深入的理论与实验研究。论文的主要工作如下：(1)从碳纳米管物理和化学结构角度出发分析其具有三阶非线性特性的原因,简单介绍碳纳米管的分类、性质及制备方法,并阐述了本文选择SWCNT制膜的原因。(2)通过化学方法对SWCNT的进行切短纯化处理,通过长时间超声将SWCNT均匀混于PI溶液中,用直接涂膜法将溶液均匀涂在硅片上,然后高温热亚胺化制成浓度为0.5%,1%和2%不同厚度的SWCNT/PI薄膜。(3)在1064nm波长下,通过z扫描技术精密测试有机碳纳米管薄膜(SWCNT/PI)的非线性折射率和非线性吸收系数大小,得出浓度为2%,厚度为20um的SWCNT/PI薄膜非线性吸收系数和非线性折射率分别为：β=-6.1307×1010cm/W,γ=-1.4199×10-3cm2/W,三阶非线性极化率为χ(3)=2.702×10-11esu。(4)用SWCNT/PI薄膜作为光学可饱和吸收体,搭建被动锁模激光器,用不同浓度不同厚度的SWCNT/PI来进行对比测试；并通过光谱仪和光采样示波器对激光器进行频域和时域信号探测。所研制的被动锁模光纤激光器输出脉冲重复频率16.8MHz,光谱3dB带宽2.1nm,平均输出功率0.998mW。