基于硫化钨可饱和吸收体掺铒光纤激光器研究
[Abstract]:Passive mode-locked fiber laser not only has very narrow pulse width, extremely high peak power and wide spectrum, but also has the advantages of low cost, compact structure, no need of debugging and high efficiency. Biomedicine, lidar and other fields have a very wide range of applications. With the development of nanotechnology and new materials, the application of new two-dimensional materials in passive mode-locking of fiber lasers has become an important focus in the field of lasers. Following single-walled carbon nanotubes, graphene and topological insulators, transition metal sulfides, a new two-dimensional material, have attracted great interest in recent years. As a representative material of transition metal sulfides, Tungsten disulfide has attracted great attention. WS2 has excellent electrical and optical properties such as ultra-fast recovery time and ultra-wideband saturation absorption. It has a very wide application prospect in ultra fast laser. In this paper, a novel two-dimensional WS_2 passive mode-locked erbium-doped fiber laser is used as the research platform, and the application value of the new device based on WS_2 is explored experimentally. The main work of this thesis is as follows: 1. The research progress of passive mode-locked fiber laser is introduced. Several methods of passive mode-locking such as nonlinear polarization rotation (Nonlinear Polarization rotation NPR mode-locking, "8" word cavity mode-locking, carbon nanotubes and graphene are introduced in detail. New two-dimensional nanomaterials, etc. The basic band structure of WS_2 material is analyzed and the basic process and principle of WS_2 saturation absorption are described. The mechanism of laser mode-locking pulse formation is theoretically analyzed, and several key factors affecting laser mode-locking are summarized. WS_2 saturable absorbers (Saturable Absorber SA) were prepared by pulsed laser deposition (Pulsed Laser deposition) method. In the experiment, the saturation absorption characteristics of SA show a thickness correlation, and the SA devices have low insertion loss (Insertion osssil) and good power tolerance. In Erbium-doped fiber laser, stable fundamental frequency mode-locked laser output is achieved when the pump power is 54 MW. The duration of the pulse is 675 fs and the signal-to-noise ratio (SNR) is 65 dB. At the maximum pump power of 395 MW, the pulse duration is reduced to 452 fs and the SNR is 48 dB. The repetition rate of higher order harmonic mode-locking is 1.04 GHz, corresponding to 53rd order harmonic. 4. A kind of hyperfine saturable absorber was prepared by filling the dispersion of WS_2 nanoscale into (Photonic Crystal Fibers crystal fiber (PCF). Through the characterization of SA, the modulation depth, saturation intensity and unsaturated loss of the saturable absorber were measured to be 3.53 ~ 159 MW/cm2 and 23.2 MW/cm2, respectively. Based on the prepared fine SAs, an erbium-doped fiber (Er-doped) laser platform was built to test the mode-locking performance of the saturable absorber. In the experiment, the laser mode-locking is realized and the output of 524fs pulse and the repetition rate of 19.57 MHz are obtained. The signal-to-noise ratio (SNR) of the pulse is 60.5 dB.5. The structure, preparation method and mode-locking characteristics of fiber integrated WS_2-SAM in erbium-doped fiber linear lasers are introduced. A set of erbium-doped fiber linear lasers was constructed to characterize the mode-locking characteristics of the prepared samples. The experimental results show that WS_2-SAM can realize self-mode-locking in the erbium-doped fiber laser. Mode-locked pulse is affected by Q-modulation. The signal-to-noise ratio of Q-switched pulse measured in the experiment is 40 dB. The experimental results show that this device is feasible for laser mode-locking and has a large space of optimization in the later stage.
【学位授予单位】:深圳大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN248
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,本文编号:2191636
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