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高重频脉冲因其在光通信、光频梳、高速光采样以及非线性研究等领域具有重要应用价值而备受关注。如何产生高重频脉冲,目前主要技术有:短腔法,通过缩短腔长来得到高重复率的脉冲序列;谐波法,是在激光腔中通过高阶谐波锁模来获得高重频脉冲;以及耗散四波混频锁模法。其中耗散四波混频锁模技术可以实现超高重复频率(百GHz以上)的脉冲,备受青睐。另一方面,近年来二维材料的兴起也成为光学研究领域的一个热点,其中石墨烯和拓扑绝缘体(Bi2Se3)因其优异的光学特性,比如:宽波段可饱和吸收、低吸收阈值、超快响应速率以及高非线性折射率,受到广泛的研究。本论文分别将石墨烯和Bi2Se3沉积在微纳光纤上,充分利用它们的高非线性特性,制作出具有高非线性的光子器件,并应用于掺铒光纤激光器,基于耗散四波混频效应实现了100GHz高重频脉冲输出。论文的研究工作主要有以下几点: (1)首先,拉制出微纳光纤;其次,将石墨烯和Bi2Se3分别沉积在自制的微纳光纤上,制作成具有高非线性的基于石墨烯的光子器件和基于Bi2Se3的光子器件,该光子器件在一定条件下能够在掺铒光纤激光器中诱导耗散四波混频效应的产生。 (2)将自制的基于石墨烯的光子器件应用于环形腔掺铒光纤激光器,在梳状滤波器及光子器件的共同作用下实现耗散四波混频锁模,获得高重频脉冲输出,脉冲重复率达100 GHz。实验中的激光腔分别采用Lyot梳状滤波器与F-P滤波器,通过两者的对比,我们发现在激光腔中接入性能更为优越的F-P滤波器,能获得稳定的高质量高重频脉冲序列。 (3)将自制的基于Bi2Se3的光子器件应用于改进的环形腔掺铒光纤激光器,替代了基于石墨烯的光子器件,同样能够实现耗散四波混频锁模,输出100 GHz高重频脉冲序列。 (4)将自制的基于石墨烯的光子器件用于线性腔掺铒光纤激光器,在滤波器和基于石墨烯的光子器件的共同作用下,实现了耗散四波混频锁模,获得了100 GHz高重频脉冲序列,证明了不同的腔结构同样能实现耗散四波混频高重频脉冲。