石墨烯的交叉吸收调制特性及其在激光同步中的应用

发布时间：2017-03-26 18:04

  本文关键词：石墨烯的交叉吸收调制特性及其在激光同步中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：超快科学技术的进步推动了时间分辨率向飞秒甚至阿妙级别的精度迈进。同时,在超短脉冲方面的技术进步使人类制造飞秒级别的激光器得以实现。然而,在许多科学研究领域都需要控制多波长超短脉冲实现精准同步,例如:超快激光光谱学、多色泵浦探针研究、相干反斯托克斯拉曼散射显微镜、产生中红外波长的非线性频率转换以及太赫兹波源的产生等等。那么,构建出时间抖动低,失配长度大的同步锁模光纤激光器就成为科学家们研究的热点问题。本文基于石墨烯的交叉吸收调制特性,通过石墨烯及微纳光纤构建了光纤型全光调制器,并且运用此全光调制器进行了同步脉冲的相关实验研究。主要研究内容如下:1.我们基于石墨烯的零带隙特点,通过在锥形光纤上覆盖石墨烯的方法成功构建出了光纤型的宽光带的全光调制器。通过研究发现石墨烯不仅具有可饱和吸收特性,而且还具有交叉吸收调制特性。也就是说,石墨烯对信号光的透过率不仅随着信号光的功率变化,并且会随着其它波长的调制光的功率变化。我们不仅使用连续波长的调制光进行了实验研究,而且还使用了矩形的脉冲调制光进行了实验研究,成功的测量出了我们构建的全光调制器的时间响应能力及调制深度。2.基于石墨烯全光调制器,我们采用注入式的腔结构成功的构建了掺镱主动调Q光纤激光器。在此激光器中充当调制光的为掺铒的被动调Q激光器输出脉冲,成功的实现了1550 nm和1060 nm调Q脉冲的同步输出。1060 nm的激光脉冲的重复频率可以随着1550 nm脉冲的重复频率从30.32 kHz连续调节到101.29 kHz。除此之外,我们还采用了共腔式的结构成功构建出了掺铒和掺镱的双波长同步调Q光纤激光器。3.石墨烯作为可饱和吸收体,我们成功的构建了全正色散的掺镱锁模光纤激光器和负色散的掺铒锁模光纤激光器,分别得到了耗散孤子的激光脉冲和孤子激光脉冲的输出。因为石墨烯的零带隙结构,石墨烯具有宽光带的可饱和吸收特性。我们采用共用可饱和吸收体的共腔结构,成功实现了掺镱和掺铒锁模激光器的同时锁模输出,为实现锁模激光器的同步脉冲输出垫定了基础。4.为了对同步锁模脉冲的时间抖动进行测量,我们搭建了基于1550 nm和1060 nm激光脉冲的互相关光路。并且对互相关法测量时间抖动的理论进行了分析,为我们更好的验证同步效果提供了科学依据。
【关键词】：石墨烯 交叉吸收调制 同步激光脉冲 光纤激光器 互相关
【学位授予单位】：南开大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN248
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-26
• 第一节 研究背景及意义10-11
• 第二节 同步脉冲光纤激光器11-19
• 1.2.1 实现脉冲同步的技术11-13
• 1.2.2 同步脉冲激光器研究进展13-19
• 第三节 石墨烯的非线性效应及其在锁模光纤激光器中的应用19-25
• 1.3.1 石墨烯的可饱和吸收特性19-21
• 1.3.2 基于石墨烯的锁模光纤激光器的研究进展21-25
• 第四节 本文研究内容25-26
• 第二章 光纤型石墨烯可饱和吸收体26-36
• 第一节 引言26
• 第二节 光纤型可饱和吸收体的制备26-34
• 2.2.1 石墨烯的制备方法26-28
• 2.2.2 石墨烯与光纤的耦合方式28-31
• 2.2.3 石墨烯的交叉吸收调制特性31-34
• 第三节 本章小结34-36
• 第三章 基于石墨烯的同步调Q光纤激光器36-45
• 第一节 引言36-37
• 第二节 注入式同步调Q光纤激光器37-40
• 3.2.1 注入式同步调Q光纤激光器的搭建37
• 3.2.2 注入式同步调Q光纤激光器的输出特性研究37-40
• 第三节 共腔式同步调Q光纤激光器40-44
• 3.3.1 共腔式同步调Q光纤激光器的搭建40-41
• 3.3.2 共腔式同步调Q光纤激光器的输出特性研究41-44
• 第四节 本章小结44-45
• 第四章 基于石墨烯同步锁模光纤激光器的初步研究45-56
• 第一节 引言45
• 第二节 基于石墨烯同时锁模光纤激光器的研究45-50
• 4.2.1 基于石墨烯同时锁模光纤激光器的搭建45-46
• 4.2.2 同时锁模光纤激光器的输出特性研究46-50
• 第三节 同步锁模脉冲时间抖动的测量装置50-55
• 4.3.1 互相关法的理论分析50-53
• 4.3.2 实验装置的搭建53-55
• 第四节 本章小结55-56
• 第五章 总结与展望56-58
• 参考文献58-61
• 致谢61-62
• 个人简历 在学期间发表的学术论文与研究成果62
• 个人简历62
• 学术论文62

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