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《湖南大学》 2018年
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基于倏逝场耦合的低维材料锁模光纤激光器研究

卢诗雨  
【摘要】:超快光纤激光具有高峰值功率、高光束质量、高稳定性、结构紧凑等优点,在光通信、光传感、材料加工、国防等领域中具有重要应用前景。超快光纤激光可以通过主动或者被动调制方法实现。相对于主动调制方式,被动锁模激光技术可以提供一种结构简单、性价比高的解决方案。在被动锁模光纤激光器中,可饱和吸收体是实现其锁模操作的核心器件。半导体饱和吸收镜(SESAM)是第一代可饱和吸收体,其应用最为广泛。但是,其存在制备复杂、工作带宽有限、易于损伤等不足。伴随不断增长的稳定、宽波段工作、性价比高、短脉冲激光的应用需求,研究人员一直在探索性能更加优越的可饱和吸收体,同时寻找更加高效、紧凑的激光谐振器设计。目前,基于不同低维材料,譬如零维的量子点、一维的金纳米线、二维材料(石墨烯、黑磷、过渡金属硫化物等),研究人员已经获得了不同低维材料的非线性光学特性,并实现了基于低维材料的超快光纤激光输出。不过,鉴于材料制备手段的不成熟,以及低维材料相对较低的损伤阈值,常规的低维材料可饱和吸收器件仍不能满足高功率、高集成光纤激光器件的应用需求。本论文基于低维材料易损伤、常规可饱和吸收器件光与材料作用效率低等不足,同时针对宽波段应用需求,研究了二维金属碳化物Ti_3C_2和一维金纳米棒的非线性光学特性,并探索了其在超快激光产生方面的应用潜力。主要工作如下:(1)实验研究了Ti_3C_2的非线性光学特性,并基于倏逝波耦合机制,实现了光通信波段的锁模激光输出。基于Z-scan测量方法,在1560nm波段测试了Ti_3C_2饱和吸收的特性。同时,将Ti_3C_2转移至D形光纤,并引入谐振腔中作为可饱和吸收体,以铒离子高掺光纤作为增益介质,得到了由980nm激光二极管泵浦的掺铒光纤激光器(EDFL)。当泵浦功率达到65mW的阈值功率时,激光器产生了稳定的锁模激光脉冲。当泵浦功率达到150mW时,可以得到锁模激光器的锁模脉冲的中心波长为1572nm,脉冲宽度为210ps,重复频率为8.2MHz以及输出功率为0.492mW。在200mW的泵浦功率下,可获得2.76mW的最大输出功率。实验结果表明,与倏逝波耦合的Ti_3C_2可饱和吸收体可用于在全光纤的EDFL中提供稳定的锁模脉冲序列。(2)首先通过种子介导生长方法制备了实验所需金纳米棒材料。研究了金纳米棒材料的非线性材料特性,并将其放入Z-scan测量平台中,在获得了其在1064nm波段的饱和吸收特性。制备与光纤激光谐振器兼容的金纳米材料D形光纤可饱和吸收体,并将其引入光纤谐振腔中。以镱离子高掺光纤作为增益介质,得到了由980nm激光二极管泵浦的掺镱光纤激光器(YDFL)。当泵浦功率达到150mW的时候,YDFL产生了稳定的耗散孤子脉冲。当泵浦功率达到220mW时,可以得到锁模激光器的锁模脉冲的中心波长为1041nm,脉冲宽度为162.3ps,重复频率为6.649MHz以及输出功率为1.31mW。从以上实验结果看出,与倏逝波耦合的金纳米棒可饱和吸收体可以应用于全光纤的YDFL中,并输出稳定的耗散孤子脉冲。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TN248

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 王旌;张洪明;张鋆;燕萌;姚敏玉;;基于饱和吸收镜的被动锁模光纤激光器[J];中国激光;2007年02期
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1 蒋雅琴;类石墨烯材料的超快非线性光学特性及应用研究[D];湖南大学;2015年
2 康喆;基于金纳米棒可饱和吸收体的锁模光纤激光器及其应用研究[D];吉林大学;2015年
3 姜涛;金纳米粒子的制备及其在上转换发光增强和光纤激光器中的应用研究[D];吉林大学;2013年
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1 段晓磊;基于SESAM的锁模光纤激光器研究[D];北京交通大学;2013年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张小菲;黄楚云;李根;;基于SESAM镜的全光纤皮秒激光器腔内脉冲传输特性研究[J];激光杂志;2015年08期
2 任军;吴思达;程昭晨;徐佳;杨全红;王璞;;基于氧化石墨烯与半导体可饱和吸收镜的锁模飞秒掺铒光纤激光器[J];中国激光;2015年06期
3 李平雪;杨春;赵自强;池俊杰;姚毅飞;张光举;胡浩伟;;1027nm大模场双包层光子晶体光纤半导体可饱和吸收镜锁模激光器[J];中国激光;2014年05期
4 李平雪;赵自强;张光举;胡浩伟;姚毅飞;池俊杰;杨春;陈宇;赵楚军;张晗;;大模场双包层掺镱光子晶体光纤反射式石墨烯被动调Q锁模激光器[J];中国激光;2014年04期
5 宋秋艳;陈根祥;谭晓琳;田恺;;基于单壁碳纳米管的多波长被动锁模激光器[J];中国激光;2014年01期
6 苟斗斗;杨四刚;尹飞飞;张磊;邢芳俭;陈宏伟;陈明华;谢世钟;;1μm波段宽带可调谐锁模光纤激光器[J];光学学报;2013年07期
7 黄春雄;陈礼林;陈海燕;;基于SESAM的被动调Q环形腔掺饵光纤激光器[J];长江大学学报(自然科学版);2013年07期
8 窦玉杰;张洪明;姚敏玉;;基于光频梳的超短光脉冲的产生及其在光模数转换中的应用[J];中国激光;2012年12期
9 石明威;刘博文;王思佳;柴路;胡明列;王清月;;输出大啁啾脉冲的展宽脉冲锁模光纤激光器[J];中国激光;2012年02期
10 刘鹏祖;侯静;张斌;陈金宝;;基于半导体可饱和吸收镜的1550nm被动锁模光纤激光器[J];中国激光;2011年07期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 全学波;功能化金纳米粒子跨膜输运的介观粗粒化模拟研究[D];华南理工大学;2017年
2 康喆;基于金纳米棒可饱和吸收体的锁模光纤激光器及其应用研究[D];吉林大学;2015年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 李剑伟;掺Tm~(3+)锁模光纤激光器的研究[D];北京交通大学;2018年
2 卢诗雨;基于倏逝场耦合的低维材料锁模光纤激光器研究[D];湖南大学;2018年
3 万培迪;GHz重复频率皮秒脉冲掺镱全光纤激光器[D];北京工业大学;2017年
4 金雨;全光调控的低维材料调Q光纤激光器研究[D];湖南大学;2017年
5 张倩倩;基于金纳米棒可饱和吸收体的脉冲激光器研究[D];山东师范大学;2017年
6 刘红玉;高能量长腔被动锁模光纤激光器的研究[D];北京邮电大学;2017年
7 刘鹏;锁模脉冲掺铥光纤激光器研究[D];长春理工大学;2017年
8 刘立影;基于SESAM掺铥脉冲激光器的研究[D];北京交通大学;2016年
9 张贵芹;基于SESAM被动锁模掺铒光纤激光器的研究[D];北京交通大学;2014年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 燕萌;姚敏玉;张洪明;张鋆;彭越;王华;鲁涛;;基于等效相移光栅的光码分多址编/解码实验[J];中国激光;2006年02期
2 彭璨,姚敏玉,张洪明,徐千帆,张剑锋,高以智;10GHz主动锁模光纤激光器[J];中国激光;2003年02期
3 张洪明,姚敏玉,张剑峰,高以智;光时分抽样A/D转换[J];中国激光;2001年12期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 姜涛;金纳米粒子的制备及其在上转换发光增强和光纤激光器中的应用研究[D];吉林大学;2013年
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1 谷庆元;利用SESAM实现的全光纤被动锁模激光器[D];国防科学技术大学;2007年
2 李建萍;半导体可饱和吸收镜的研制及其在Yb~(3+)光纤激光器的应用[D];天津大学;2006年
3 蔡志强;LD泵浦的SESAM被动连续锁模激光器实验研究[D];天津大学;2004年
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1 ;中国首台2万瓦光纤激光器正式装机将打破美国禁运[J];现代焊接;2016年12期
2 张宁;;掺铥光纤激光器结构与特性研究[J];北京联合大学学报;2018年02期
3 申玉霞;李飞;;基于优化神经网络的光纤激光器的最优设计[J];激光杂志;2017年02期
4 宋昭远;姚桂彬;张磊磊;张雷;龙文;;单频光纤激光器相位噪声的影响因素[J];红外与激光工程;2017年03期
5 刘毅;;首台2万瓦光纤激光器正式装机 打破国外技术垄断[J];中国设备工程;2017年01期
6 ;国产光纤激光器进入发展新阶段[J];锻压装备与制造技术;2017年04期
7 李昕芮;王子健;李增;冯玉玲;;双频调制的单环铒光纤激光器的混沌产生和同步[J];长春理工大学学报(自然科学版);2016年02期
8 庞雪莲;;全光纤激光器性能及主要技术介绍[J];信息技术与信息化;2015年04期
9 ;光纤激光器特种光纤最新进展及建议[J];功能材料信息;2015年03期
10 李延丽;董奇;柯文翔;曹巍;;企业创新 不负东风抢先机[J];湖北画报(上旬);2016年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 全昭;漆云凤;何兵;周军;;2μm波段连续拉曼光纤激光器研究[A];第十四届全国物理力学学术会议缩编文集[C];2016年
2 马建立;姜诗琦;于淼;刘海娜;王军龙;王学锋;;1.2kW单主振级全光纤激光器[A];激光聚变能源检测与驱动技术研讨会摘要集[C];2015年
3 赵水;段云锋;张秀娟;王强;邓明发;孙维娜;;1908nm掺铥全光纤激光器的研究[A];激光聚变能源检测与驱动技术研讨会摘要集[C];2015年
4 周军;何兵;李骁军;叶青;刘恺;漆云凤;楼祺洪;陈卫标;;高功率光纤激光核心部件与高功率光纤激光器的产业化[A];第十三届全国物理力学学术会议论文摘要集[C];2014年
5 史伟;;高端光纤激光器的研究现状[A];第十届全国光电技术学术交流会论文集[C];2012年
6 史伟;;基于光纤激光器的太赫兹源[A];第十届全国光电技术学术交流会论文集[C];2012年
7 镇伟;曹涧秋;陆启生;;相互注入式光纤激光器耦合阵列相干合成的研究进展[A];第十届全国光电技术学术交流会论文集[C];2012年
8 罗正钱;黄朝红;蔡志平;许惠英;刘孙丽;;掺磷拉曼光纤激光器的解析解及数值模拟[A];全国第十二次光纤通信暨第十三届集成光学学术会议论文集[C];2005年
9 侯静;肖瑞;陈子伦;张斌;;3路光纤激光器阵列相干合成输出[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
10 刘艳格;董孝义;袁树忠;开桂云;刘波;付圣贵;王志;;全光纤激光器与放大器研究(特邀)[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 夏燕;烽火通信:光纤激光器用掺镱光纤实现市场突破[N];人民邮电;2018年
2 MEB记者 余悦;光纤激光器市场爆发 全球市场规模超20亿美元[N];机电商报;2018年
3 本报记者 赵谦德 见习记者 李万晨曦;锐科激光打破国外激光设备垄断 整合光纤激光器产业链走向高端制造[N];证券日报;2018年
4 深圳商报记者 陈姝 通讯员 杨小彬;“激光打蚊子”机器人将于明年上市[N];深圳商报;2017年
5 记者 文俊 通讯员 余洋欢 实习生 董航;我省研发国内首台2万瓦光纤激光器[N];湖北日报;2016年
6 记者 李墨;我国首台万瓦光纤激光器在汉问世[N];湖北日报;2013年
7 CUBN记者 刘末;高功率光纤激光器市场进入竞争时代[N];中国联合商报;2013年
8 记者 王进;我国首台万瓦连续光纤激光器问世[N];中国船舶报;2013年
9 本报记者 李波;“万瓦光纤激光器”促3D打印“成行”[N];中国证券报;2013年
10 记者 邓洪涛 通讯员 陈俊 李慧;我国光纤激光器跨进全球三强[N];湖北日报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 田恺;时分/波分复用光纤传感系统及其关键技术研究[D];北京交通大学;2018年
2 谌亚;新型窄线宽光纤激光器和少模光纤激光器的研究[D];北京交通大学;2018年
3 杨超;大模场掺铥全光纤激光器研究[D];哈尔滨工业大学;2018年
4 云灵;被动锁模光纤激光器中不同特性孤子的实验与理论研究[D];中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所);2016年
5 王庆凯;基于二维纳米材料的光纤激光器研究[D];湖南大学;2015年
6 李雕;基于低维纳米材料主、被动调制的脉冲光纤激光器研究[D];西北大学;2018年
7 贾青松;基于光纤激光器的微波信号产生及其应用研究[D];长春理工大学;2018年
8 崔玉栋;碳纳米材料可饱和吸收器件的制备及其应用研究[D];中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所);2016年
9 韩冬冬;被动锁模光纤激光器孤子特性调控的研究[D];中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所);2016年
10 张海伟;全光纤单频掺铥光纤激光器和有源内腔光纤传感技术研究[D];天津大学;2017年
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1 杜婧;单频布里渊光纤激光器及其在微波光子学中的应用[D];广西师范大学;2018年
2 古颖龙;基于二维材料和改进NPR的被动锁模光纤激光器研究[D];哈尔滨工业大学;2017年
3 张建鑫;全负色散掺铥光纤激光器中锁模脉冲特性研究[D];哈尔滨工程大学;2018年
4 黄振鹏;978nm单频光纤激光器及其倍频研究[D];华南理工大学;2018年
5 张文超;保偏掺镱光纤锁模激光器的理论与实验研究[D];华东师范大学;2018年
6 赵磊;超强、超快光纤激光系统及种子源研究[D];中国科学技术大学;2018年
7 李庆玲;高功率可调谐掺Tm~(3+)光纤激光器的理论及实验研究[D];北京交通大学;2018年
8 李剑伟;掺Tm~(3+)锁模光纤激光器的研究[D];北京交通大学;2018年
9 郝海洋;基于MOPA结构的高功率纳秒脉冲光纤激光器研究[D];吉林大学;2018年
10 刘明奕;基于金纳米棒和硫化铜纳米晶可饱和吸收体的脉冲光纤激光器的研究[D];吉林大学;2018年
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