碲化铋作为可饱和吸收体的被动锁模光纤激光器研究

发布时间：2018-01-27 16:19

  本文关键词： 碲化铋可饱和吸收体 锁模 光纤激光器　出处：《深圳大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：被动光纤锁模激光器可以产生皮秒(Picosecond,ps)或飞秒(Femtosecond,fs)量级的超短脉冲,在光纤传感、光信息处理、非线性光学、生物医学等方面具有诱人的应用前景。而且通过光纤激光器产生超短脉冲的方法相对于采用固体激光器的方法具有一些无可比拟的优势,例如结构简单紧凑、成本低、容易集成等。目前,被动锁模光纤激光器中用到的锁模技术主要有利用非线性偏振旋转(Nonlinear polarization rotation,NPR)或非线性放大环形镜(Nonlinear amplifying loop mirror,NALM)实现的“人造”快速可饱和吸收效应,和利用材料具有的“真实”快速可饱和吸收效应两类。前者主要基于腔内的非线性效应,由于对环境敏感,因此不稳定,难以产业化。具有的“真实”快速可饱和吸收体有:半导体可饱和吸收镜(Semiconductor saturable absorber mirror,SESAM)、碳纳米管(Carbon nanotube,CNT)、石墨烯(Graphene)、拓扑绝缘体(Topological Insulator,TI)。TI不仅是一种宽带非线性光学响应材料,同时也是一种新的微波光子材料,其表面态允许自旋偏振电子运输,并阻止由电子脱离轨道引起的与能量损耗相关的散射。它的体态拥有较小的带隙,然而表面态却拥有无能隙的金属态。相比于石墨烯,TI拥有更复杂的饱和吸收机理,不仅在可见光波段拥有可饱和吸收特性,甚至是微波/太赫兹波段也表现出可饱和吸收特性,同时拥有比普通体介质材料高6个数量级的三阶非线性系数。正因为这些优点,使得以TI作为可饱和吸收体的锁模光纤激光器成为研究各种非线性光学现象的理想平台。本论文主要利用碲化铋(Bi2Te3)可饱和吸收体(Saturable absorber,SA)作为锁模器件,分别在掺镱和掺饵光纤激光器上实现不同被动锁模的运转。主要工作如下:1.通过光学沉积法(Optical deposition approach)将Bi2Te3转移到光纤连接器端面,将此碲化铋可饱和吸收体接入全正常色散掺镱环形光纤激光腔中,研究了该激光器的多脉冲现象。由于实验中光纤激光器使用了长腔,加上Bi2Te3 SA高的非线性系数,所以有利于激光腔实现多脉冲。在得到稳定的基频锁模输出的同时,还获得了几种多脉冲状态输出,包括:混沌多脉冲、脉冲簇、孤子雨。此外,还获得类2.研制了一种利用脉冲激光沉积法(Pulsed laser deposition,PLD)将Bi2Te3靶材镀膜在拉锥单模光纤上的SA。此SA的插入损耗约为1.25d B,可饱和吸收强度为28 MW"cm2,调制深度为6.2%,非可饱和吸收损耗为20%。利用这个SA器件,搭建一个被动锁模掺铒激光器(Erbium-doped fiber laser,EDFL),获得接近零啁啾、脉冲宽度为320 fs、信噪比(Signal to noise ratio,SNR)大于75 d B的孤子锁模。通过改变腔内的偏振态或泵浦功率大小,同时获得高重复频率的谐波输出,而谐波的最高重复频率可达到2.95GHz。3.首次报道将Bi2Te3溶液填充到光子晶体光纤(Photonic crystal fiber,PCF)中,研制了一种插入低损耗(~0.42d B)、长的相互作用长度(10cm)、高的功率耐受性的Bi2Te3 SA(统称:TI-PCF-SA)。在填充PCF时,使用的是自行设计及搭建的高压注入装置。TI-PCF-SA的可饱和吸收特性是通过传导光与包层所附着的Bi2Te3间的倏逝场耦合作用来实现的。此可饱和吸收体在1060nm附近具有可饱和吸收强度为14.9 MW"cm2,调制深度为19.1%,非可饱和吸收损耗为25%。将此器件接入到环形掺镱光纤激光器(Ytterbium-doped fiber laser,YDFL)中,成功获得了耗散孤子输出。
[Abstract]:The passive optical mode laser can produce ultrashort pulses on the order of Picosecond ( ps ) or femtosecond ( fs ) . The method has the advantages of simple and compact structure , low cost and easy integration . 鏄�涓�绉嶅�藉甫闈炵嚎妫�

本文编号：1468879