【摘 要】
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超快光纤激光器由于其具有的低热效应、高脉冲能量和优秀的时空分辨率等优点吸引了众多科研人员的关注,到目前为止,基于光纤.激光器的超短脉冲技术不仅在材料加工、飞秒时间光谱、纳米级成像等领域具有重要地位,而且还极大地推动了相关学科的创新发展。目前,已提出了基于可饱和吸收体、非线性偏振旋转、八字形腔等多种实现超短脉冲输出的方法,在其中,可饱和吸收体(SA)是被认为产生从皮秒到飞秒范围超短脉冲经济有效的方法
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超快光纤激光器由于其具有的低热效应、高脉冲能量和优秀的时空分辨率等优点吸引了众多科研人员的关注,到目前为止,基于光纤.激光器的超短脉冲技术不仅在材料加工、飞秒时间光谱、纳米级成像等领域具有重要地位,而且还极大地推动了相关学科的创新发展。目前,已提出了基于可饱和吸收体、非线性偏振旋转、八字形腔等多种实现超短脉冲输出的方法,在其中,可饱和吸收体(SA)是被认为产生从皮秒到飞秒范围超短脉冲经济有效的方法。近年来,已有众多SA在超快光子学领域表现出出色的非线性光学特性,但制备高性能的新型SA,进一步提高光纤激光器的性能仍是待需努力的方向。本文着眼于高稳定性、窄脉冲光纤激光器的研究,通过材料设计、改善制备方法等手段制备具有高损伤阈值、大调制深度的新型SA,提升光纤激光器的稳定性。同时,在可饱和效应的基础上结合非线性偏振旋转技术,实现更精细的偏振态调节,在保证窄脉宽的同时,产生具有高功率的超短脉冲。具体研究内容如下:(1)基于WTe2 SA的锁模光纤激光器。通过磁控溅射技术与拉锥光纤相结合的方法制备了 WTe2 SA,其调制深度为37.95%,相应的非线性吸收系数为-3.78×10-5 cm/W。随后,利用WTe2 SA实现了锁模光纤激光器,其锁模阈值为244 mW,在泵浦功率为630 mW时,获得了最短脉冲宽度为164 fs、信噪比为75 dB的稳定锁模脉冲。(2)基于SnSSe的光纤激光器。使用化学气相沉积法制备了SnSSe薄膜并对其进行了一系列表征,将薄膜转移到光纤套圈的中心位置制成了 SnSSe SA,该SA的调制深度高达57.5%。搭建了中心波长在1550 nm附近的调Q激光器,其输出Q开关序列的最短脉冲持续时间和最大输出功率分别为547.8 ns和11.14 mW。随后,继续优化激光腔内色散和非线性,实现了基于SnSSe SA的锁模光纤激光器,输出超短脉冲具有158.6 fs的最短脉冲宽度,该实验表明了 SnSSe在产生超短脉冲方面的潜力。(3)基于CoOF的锁模光纤激光器。由快速热退火法制备了CoOF纳米片,将纳米片转移到锥形光纤的腰锥区域合成了调制深度为56.79%的CoOF SA。基于CoOF SA的锁模光纤激光器中心波长为1562 nm,输出脉冲具有20 mW的最大平均输出功率和156 fs的最小脉冲宽度,该实验结果表明了 CoOF在超快光子学中应用的可行性。
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