基于新型二维材料的短脉冲光纤激光器研究
发布时间：2020-12-10 12:22
超短脉冲光纤激光器在近几年得到了快速发展,广泛应用于医疗,器件加工,生物研究及军工等。石墨烯、碳纳米管、拓扑绝缘体、锑烯、硅烯、黑磷以及新近出现的过渡金属硫化物等二维材料由于其优越的光电性能和非线性特性引起科研人员的广泛关注。最近,SnSe2和WSe2等新型硒化物由于其自身独特的光电特性、超快的弛豫时间和较宽的吸收光谱等特点,作为短脉冲光纤激光器可饱和吸收体的研究引起研究人员的极大兴趣,展示出了较大的应用潜力。本文主要完成了以下几个方面的研究内容:1.概述了调Q和锁模光纤激光器的发展历程,介绍了短脉冲光纤激光器的工作原理,详细解释了可饱和吸收体被动锁模方式。研究了光孤子的产生、分类以及Kelly边带的产生。2.进行了基于WSe2的被动谐波锁模光纤激光器实验研究。采用化学气相沉积的方法制备WSe2纳米片,将WSe2分别转移到光纤端面和拉锥光纤锥区,制作成为光纤集成可饱和吸收器件,嵌入谐振腔中,进行激光实验。实验获得中心波长1554.3nm,脉宽3.6 ns,重复频率为1.98 M...
【文章来源】：山东理工大学山东省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
山东理工大学硕士学位论文 第一章 绪论易氧化，因此在可饱和吸收体制作时需在隔氧环境下进行。2016 年，Jianfeng Li 等人使用 LPE 法制备黑磷，而后将其嵌入设计好的两种光纤激光器内，在 2930 nm 处获得 4.93 μJ 的调 Q 脉冲输出和脉冲宽度为 8.6 ps 的锁模脉冲输出[35]。同年，A.H.H.Al-Masoodi 等人使用机械剥离法（mechanically exfoliating, ME）制备了黑磷晶体，将其作为可饱和吸收体附着在光纤端面，获得单脉冲能量为 328 nJ 的调 Q 激光脉冲输出，激光器阈值为 55.1 mW[46]。由于黑磷自身的易氧化性，在作为可饱和吸收体时，相比于其他二维材料需要更加复杂的制备流程，但这并不妨碍黑磷得到关注成为新一代可饱和吸收体之一，目前黑磷已经被广泛应用于 2-3 μm 的超短脉冲领域。可饱和吸收体在近三十年内发展迅速，其发展历程如图 1.2 所示。
图 1.3 过渡金属硫化物在元素周期表中分布Fig.1.3 TMDs in periodic table2013 年，K. Wang 等人在《ACS nano》上首次报道了 MoS2纳米层的可饱和吸，他们采用 LPE 的方法制备出 MoS2分散液，使用 Z 扫描技术，发现在 800 nm光照射下，少层 MoS2比石墨烯具有更强的非线性效应，恢复时间可达 30 fs。M种超高的非线性效应和超快的恢复时间[51]，预示着其在超快光学领域的研究潜能用潜能，同时也掀开新型过渡金属硫化物神秘的面纱，在科研界激起一股对MDs 的研究浪潮。2017 年，深圳大学的 Z. Jiang 等人使用磁控溅射的方法生长 Mo制备的厚度约为 100 nm 的 MoS2薄膜转移到拉锥光纤锥区制作了可饱和吸收体调制深度为 19.48 %，可饱和吸收强度为 4.14 MW/cm2，实验获得了中心波长位563.4nm、脉冲宽度为 256 fs、单脉冲能量为 2 nJ 的孤子锁模脉冲[52]。2016 年，大学 J. Yin 等人用 CVD 法制备出大面积高晶度状的 WSe2纳米层，作为可饱和吸嵌入 1.5 μm 和 2 μm 的锁模光纤激光器，获得锁模脉冲宽度分别为 477 fs 和 1.18锁模激光输出[53]。2017 年，张华年课题组首次将 SnS2和 PVA 混合，成膜后制成
【参考文献】：
期刊论文
[1]Femtosecond Tm-Ho co-doped fiber laser using a bulk-structured Bi2Se3 topological insulator[J]. 李珍昊,李周翰. Chinese Physics B. 2018(09)
[2]Q-switched and mode-locked Er-doped fiber laser using PtSe2 as a saturable absorber[J]. KANG ZHANG,MING FENG,YANGYANG REN,FANG LIU,XINGSHUO CHEN,JIE YANG,XIAO-QING YAN,FENG SONG,JIANGUO TIAN. Photonics Research. 2018(09)
[3]聚乙烯三角芯光子晶体光纤的太赫兹波传输研究（英文）[J]. 雷景丽,侯尚林,袁鹏,王道斌,李晓晓,王惠琴,曹明华. 红外与激光工程. 2018(S1)
[4]多孔芯光子晶体光纤及其偏振特性[J]. 赵兴涛,华露,蒋国辉,程吉瑞,熊强,侯蓝田. 发光学报. 2018(05)
[5]不同厚度二维层状SnSe2纳米材料的拉曼光谱研究[J]. 石颖,马晓飞,杨秀娟,李月玲,刘玫. 山东科学. 2018(01)
[6]2D noncarbon materials-based nonlinear optical devices for ultrafast photonics [Invited][J]. 郭波. Chinese Optics Letters. 2018(02)
[7]基于拉曼光谱和光学二次谐波的二硒化锡结构研究[J]. 张帅,石颖,时佳,孙敏,吴倩,刘新风,刘玫. 山东科学. 2017(01)
[8]大功率光纤激光器在军事领域的应用探析[J]. 董明. 廊坊师范学院学报(自然科学版). 2011(03)
[9]非线性偏振旋转锁模自相似脉冲光纤激光器的研究[J]. 邓一鑫,涂成厚,吕福云. 物理学报. 2009(05)
[10]色散渐减光纤中自相似脉冲传输特性研究[J]. 张巧芬,徐文成,冯杰,刘颂豪. 光子学报. 2008(01)
硕士论文
[1]大尺寸二硒化钨薄膜的CVD法可控制备及其光学性质研究[D]. 项昂之.兰州大学 2017
[2]石墨烯锁模掺铒光纤激光器的研究[D]. 王蕊来.哈尔滨工业大学 2015
本文编号：2908684
【文章来源】：山东理工大学山东省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
山东理工大学硕士学位论文 第一章 绪论易氧化，因此在可饱和吸收体制作时需在隔氧环境下进行。2016 年，Jianfeng Li 等人使用 LPE 法制备黑磷，而后将其嵌入设计好的两种光纤激光器内，在 2930 nm 处获得 4.93 μJ 的调 Q 脉冲输出和脉冲宽度为 8.6 ps 的锁模脉冲输出[35]。同年，A.H.H.Al-Masoodi 等人使用机械剥离法（mechanically exfoliating, ME）制备了黑磷晶体，将其作为可饱和吸收体附着在光纤端面，获得单脉冲能量为 328 nJ 的调 Q 激光脉冲输出，激光器阈值为 55.1 mW[46]。由于黑磷自身的易氧化性，在作为可饱和吸收体时，相比于其他二维材料需要更加复杂的制备流程，但这并不妨碍黑磷得到关注成为新一代可饱和吸收体之一，目前黑磷已经被广泛应用于 2-3 μm 的超短脉冲领域。可饱和吸收体在近三十年内发展迅速，其发展历程如图 1.2 所示。
图 1.3 过渡金属硫化物在元素周期表中分布Fig.1.3 TMDs in periodic table2013 年，K. Wang 等人在《ACS nano》上首次报道了 MoS2纳米层的可饱和吸，他们采用 LPE 的方法制备出 MoS2分散液，使用 Z 扫描技术，发现在 800 nm光照射下，少层 MoS2比石墨烯具有更强的非线性效应，恢复时间可达 30 fs。M种超高的非线性效应和超快的恢复时间[51]，预示着其在超快光学领域的研究潜能用潜能，同时也掀开新型过渡金属硫化物神秘的面纱，在科研界激起一股对MDs 的研究浪潮。2017 年，深圳大学的 Z. Jiang 等人使用磁控溅射的方法生长 Mo制备的厚度约为 100 nm 的 MoS2薄膜转移到拉锥光纤锥区制作了可饱和吸收体调制深度为 19.48 %，可饱和吸收强度为 4.14 MW/cm2，实验获得了中心波长位563.4nm、脉冲宽度为 256 fs、单脉冲能量为 2 nJ 的孤子锁模脉冲[52]。2016 年，大学 J. Yin 等人用 CVD 法制备出大面积高晶度状的 WSe2纳米层，作为可饱和吸嵌入 1.5 μm 和 2 μm 的锁模光纤激光器，获得锁模脉冲宽度分别为 477 fs 和 1.18锁模激光输出[53]。2017 年，张华年课题组首次将 SnS2和 PVA 混合，成膜后制成
【参考文献】：
期刊论文
[1]Femtosecond Tm-Ho co-doped fiber laser using a bulk-structured Bi2Se3 topological insulator[J]. 李珍昊,李周翰. Chinese Physics B. 2018(09)
[2]Q-switched and mode-locked Er-doped fiber laser using PtSe2 as a saturable absorber[J]. KANG ZHANG,MING FENG,YANGYANG REN,FANG LIU,XINGSHUO CHEN,JIE YANG,XIAO-QING YAN,FENG SONG,JIANGUO TIAN. Photonics Research. 2018(09)
[3]聚乙烯三角芯光子晶体光纤的太赫兹波传输研究（英文）[J]. 雷景丽,侯尚林,袁鹏,王道斌,李晓晓,王惠琴,曹明华. 红外与激光工程. 2018(S1)
[4]多孔芯光子晶体光纤及其偏振特性[J]. 赵兴涛,华露,蒋国辉,程吉瑞,熊强,侯蓝田. 发光学报. 2018(05)
[5]不同厚度二维层状SnSe2纳米材料的拉曼光谱研究[J]. 石颖,马晓飞,杨秀娟,李月玲,刘玫. 山东科学. 2018(01)
[6]2D noncarbon materials-based nonlinear optical devices for ultrafast photonics [Invited][J]. 郭波. Chinese Optics Letters. 2018(02)
[7]基于拉曼光谱和光学二次谐波的二硒化锡结构研究[J]. 张帅,石颖,时佳,孙敏,吴倩,刘新风,刘玫. 山东科学. 2017(01)
[8]大功率光纤激光器在军事领域的应用探析[J]. 董明. 廊坊师范学院学报(自然科学版). 2011(03)
[9]非线性偏振旋转锁模自相似脉冲光纤激光器的研究[J]. 邓一鑫,涂成厚,吕福云. 物理学报. 2009(05)
[10]色散渐减光纤中自相似脉冲传输特性研究[J]. 张巧芬,徐文成,冯杰,刘颂豪. 光子学报. 2008(01)
硕士论文
[1]大尺寸二硒化钨薄膜的CVD法可控制备及其光学性质研究[D]. 项昂之.兰州大学 2017
[2]石墨烯锁模掺铒光纤激光器的研究[D]. 王蕊来.哈尔滨工业大学 2015
本文编号：2908684
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