【摘要】：脈沖光纖激光器具有結(jié)構(gòu)緊湊、環(huán)境穩(wěn)定性好、成本低廉等優(yōu)點(diǎn),目前光纖激光器在通信、醫(yī)療外科手術(shù)、工業(yè)焊接、工業(yè)切割、國(guó)防空間對(duì)抗等諸多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用�？娠柡臀阵w是被動(dòng)調(diào)制脈沖光纖激光器的關(guān)鍵器件。目前,常用的可飽和吸收體有半導(dǎo)體可飽和吸收鏡(SESAMs)、碳納米管可飽和吸收體(CNT)、二維材料可飽和吸收體等。我們實(shí)驗(yàn)組首次利用金納米材料的表面等離子共振吸收的光學(xué)特性,在光纖激光器中實(shí)現(xiàn)了脈沖激光的輸出。同時(shí)金納米材料也具有較高三階非線性系數(shù)、超快的響應(yīng)時(shí)間、制作成本低廉等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是一種理想的飽和吸收體材料。但是,金納米材料具有很強(qiáng)的光熱效應(yīng),當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)或者在高功率激光中運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),熱累積會(huì)使得材料發(fā)生較為明顯的形變,這樣縮短可飽和吸收體的使用壽命,也限制了材料在較高功率激光器中的應(yīng)用。因此,改良金納米棒可飽和吸收體的結(jié)構(gòu)和探索新型的可飽和吸收體是很有意義的。在碩士研究生期間,作者圍繞基于金納米棒和硫化銅納米晶可飽和吸收體的脈沖光纖激光器進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。研究成果如下:(1)通過(guò)大量的研究發(fā)現(xiàn),在拉錐光纖中存在消逝場(chǎng)效應(yīng),利用消逝場(chǎng)效應(yīng)與材料相互作用也具有與可飽和吸收體同樣的性質(zhì),該結(jié)構(gòu)可以減弱由光熱效應(yīng)引起的熱累積�；谝陨侠碚摶A(chǔ),作者提出了拉錐光纖與金納米棒復(fù)合的可飽和吸收體器件。在實(shí)驗(yàn)上制作了該種復(fù)合結(jié)構(gòu)可飽和吸收體,并成功在摻銩光纖激光器中實(shí)現(xiàn)了鎖模脈沖激光的輸出,脈沖寬度為404 fs,重復(fù)頻率為25.66MHz,最大輸出功率為45.53 mW,該結(jié)果與利用“三明治結(jié)構(gòu)”的金納米棒可飽和吸收體實(shí)現(xiàn)的鎖模脈沖激光的最大輸出功率相比,有著8倍左右的性能提升。(2)通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),硫化銅納米晶材料也具有局域表面等離激元的性質(zhì),這與金納米棒的性質(zhì)類(lèi)似。對(duì)比金納米棒材料,硫化銅納米晶材料的尺寸更小,約為10 nm左右,小尺寸可以有效地減弱光熱效應(yīng),有利于可飽和吸收體的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn),同時(shí)也有利于實(shí)現(xiàn)較高功率脈沖光纖激光器的搭建�；诰C上研究,作者提出利用硫化銅納米晶作為可飽和吸收體實(shí)現(xiàn)脈沖激光輸出的實(shí)驗(yàn)方案。在實(shí)驗(yàn)中使用羧甲基纖維素鈉作為成膜劑制作了硫化銅納米晶可飽和吸收體薄膜,并研制出1.56μm波段的調(diào)Q摻鉺光纖激光器。為了驗(yàn)證相比于金納米棒可飽和吸收體,硫化銅納米晶可飽和吸收體的損傷閾值有大幅度提升,我們測(cè)試了濃度相同,厚度相同的樣品。測(cè)試結(jié)果表明,在同等條件下,基于硫化銅納米晶可飽和吸收體的調(diào)Q激光器的最大輸出功率是基于金納米棒可飽和吸收體的調(diào)Q激光器的最大輸出功率3~4倍。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN248
【圖文】：

圖 1.1 半導(dǎo)體可飽和吸收鏡結(jié)構(gòu)示意圖92 年，U. Keller 的實(shí)驗(yàn)組使用半導(dǎo)體可飽和吸收鏡在穩(wěn)定的鎖模激光[54]，自此半導(dǎo)體可飽和吸收鏡作為光學(xué)器件得到了各國(guó)學(xué)者的重視，成果倍出，半導(dǎo)體猛的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用�？娠柡臀甄R發(fā)展的歷程中，從早期的法布里—珀羅吸收鏡，色散補(bǔ)償可飽和吸收鏡，再到現(xiàn)在的比較新，通過(guò)幾代人的不懈的努力和不斷的探索，半導(dǎo)體可2007 年，清華大學(xué)的王旌、張洪明等人使用半導(dǎo)體的激光器中實(shí)現(xiàn)了的脈沖寬度為百飛秒量級(jí)鎖模脈沖半導(dǎo)體可飽和吸收鏡技術(shù)日益成熟，但是這種被動(dòng)鎖藝復(fù)雜，制作成本高，器件使用壽命較低等諸多問(wèn)題。

圖 1.2 碳納米管的形態(tài)結(jié)構(gòu)東京大學(xué)的 Set S.Y.實(shí)驗(yàn)小組在國(guó)際上首次報(bào)道了使吸收體在摻鉺光纖激光器中實(shí)現(xiàn)了鎖模脈沖激光輸 1.3 所示。 1.3 基于 CNT 可飽和吸收體的鎖模光纖激光器實(shí)驗(yàn)

第一章 緒論管是目前較為常用的可飽和吸收體，但是碳納米與管徑的限制，在特定波段碳納米管不具有可模，這一缺陷在一定程度上也限制了碳納米管可飽和吸收體 憑借石墨烯材料獲得諾貝爾獎(jiǎng)，石墨烯也成為了石墨烯是一種由單層碳原子緊密堆積而構(gòu)成的 所示

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2799553