基于二维材料可饱和吸收特性的光纤激光器的研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wadfgh1234
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由于激光技术的快速发展,固定波长和脉冲宽度的超快激光器已经不能满足新兴激光技术的要求。因此,激光器的波长可调谐技术成为了当今国内外学者的研究焦点。波长可调谐激光器的应用极其广泛,包括波分复用、光学参量振荡、频率梳和非线性光子光谱等。本文所设计的可调谐激光器采用了可调谐法布里—珀罗滤波器,与传统的可调谐激光器相比具有更优良的特性,例如对谐振腔内激光的传输效率更高、结构更简单、调制方式更为直接有效等。本文主要是对基于两种二维材料——石墨烯及黑磷的可饱和吸收体的波长可调谐光纤激光器进行研究,从而获得具有波长可调谐光谱特性的亚飞秒超短脉冲激光。其主要内容包括下面几个方面:1、利用龙泽-库塔迭代法,对调Q速率方程进行数值计算,介绍了理论上调Q脉冲的形成过程。结合可饱和吸收体的可饱和吸收作用,介绍了锁模脉冲的形成机理,为实验提供理论基础。2、分别从可调谐滤波器的选择与测试、掺铒光纤长度选择以及光耦合器、隔离器的测试等方面阐述搭建波长可调谐激光器的过程。分别利用湿法转移及液相剥离法制备了石墨烯及黑磷可饱和吸收体,并对其进行了表征与可饱和吸收特性测试。3、经过优化设计,得到高效、全光纤、阈值低、脉冲短、结构稳定、调谐步长精度优异的两种波长可调谐光纤激光器:(1)基于石墨烯可饱和吸收体的波长可调谐光纤激光器。获得的锁模光脉冲的中心波长为1556.77~1561.86 nm,重复频率13.2 MHz,脉冲宽度为70 ps,光纤激光器的波长可调谐范围为5 nm,调谐步长约为0.5 nm,最大输出功率为 1.82 mW。(2)将激光器中的可饱和吸收体更换为黑磷可饱和吸收体。获得的锁模光脉冲的中心波长为1556.63~1560.23 nm,重复频率12.5 MHz,脉冲宽度为50ps,光纤激光器的波长可调谐范围为3.6 nm,调谐步长约为0.5 nm,激光器输出激光最大功率为514μW。
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