基于二维材料的可饱和吸收体在脉冲激光器中的应用

发布时间：2020-06-02 18:10

【摘要】：超快脉冲光纤激光器在光通信、材料加工、医学以及光谱学等领域都有广泛的应用。光纤激光器中广泛应用到的可饱和吸收体是一种非线性光学元件,能够将低能量的连续光转化为高能量的脉冲光,其精简的结构设计、简单的操作性以及低廉的成本等优势,使得该技术成为了产生超短脉冲主要的手段之一。本文主要研究了石墨烯、二维过渡金属碳化物(transition metal carbides,TMCs)及两者复合形成的垂直异质结构作为可饱和吸收体在光纤激光器当中的应用。主要研究内容如下:1.通过化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)的方法制备的石墨烯具有高质量,大尺寸的优势,非常利于转移至不同的基底。我们利用传统湿法转移技术将石墨烯制备成可饱和吸收器件,并将其应用在我们自行搭建的掺铒光纤环形激光器中。实验结果表明,石墨烯可饱和吸收体能够产生典型的调Q脉冲,而且具有低阀值,高能量的优良输出特性。2.采用CVD直接生长的二维过渡金属碳化物晶体材料-α相碳化抣(α-Mo2C)作为可饱和吸收体应用于光纤激光器中。借助Z-扫描和泵浦探测技术首次对α-Mo2C的非线性光学性能进行了研究,结果表明该材料具有厚度依赖的光调制深度以及超快的载流子弛豫时间。另外,鉴于该材料宽波段的光学吸收特性,我们将其作为一种新型的宽波段可饱和吸收体应用于1060 nm和1550 nm光纤激光器中,并且获得了皮秒级的锁模脉冲以及典型的被动调Q脉冲的输出。3.采用CVD直接生长的石墨烯/二维α-Mo2C晶体异质结构作为可饱和吸收体应用于光纤激光器中。通过对该异质结构各方面的性能研究发现:该复合材料相较于单一材料而言具有较大的光调制深度、较低的饱和光强和极大的非线性吸收系数等优异的非线性光学性能。我们将其作为一种新型可饱和吸收体应用于1550nm光纤激光器中,如期获得了飞秒级的锁模脉冲输出,表现出了比石墨烯和α-Mo2C脉冲激光器相对更加优异的输出性能。
【图文】：

调Q脉冲建立过程

锁模脉冲建立过程
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN248;TB34

【参考文献】

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1 吴鸿兴,郭大浩,王声波,戴宇生,夏小平,陈明松;激光多功能Q调制技术及其实验研究[J];量子电子学;1993年02期

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本文编号：2693564