本文關鍵詞：基于二維材料的鎖模光纖激光器研究

  更多相關文章： 被動鎖模光纖激光器 石墨烯 過渡金屬硫化物 范德瓦爾斯異質結 波長調諧

【摘要】：被動鎖模光纖激光器是一種重要的激光器,其輸出脈沖具有脈寬極窄、峰值功率高和光譜寬等特點,這使得被動鎖模光纖激光器在非線性光學、高速光通訊、生物醫(yī)學工程、激光微加工和激光雷達等多個領域都有著廣泛的應用。最近出現(xiàn)的新型二維材料如石墨烯(Graphene)、過渡金屬硫化物(包括層狀二硫化鉬(Mo S2)、二硫化鎢(WS2))等,因為其良好的電子學和光學特性,已引起各國科學家的廣泛關注,基于二維材料的鎖模光纖激光器成為當下激光技術領域的研究熱點。所以,該項研究具有重要的學術意義和應用價值。本文的主要研究內容如下:首先,采用化學氣相沉積(CVD)法制備了少數(shù)層(few-layer)Mo S2,并表征了其材料特征和光可飽和吸收特性。搭建了基于該少數(shù)層Mo S2的被動鎖模光纖激光器,獲得了穩(wěn)定的鎖模孤子脈沖輸出。獲得脈沖輸出中心波長為1571.3 nm、光譜寬度為2.8 nm、脈沖寬度為0.91 ps。另外,還分析討論了激光諧振腔的凈色散與脈沖寬度的關系,并通過數(shù)值模擬對已報道的實驗結果進行了進一步的佐證。其次,采用CVD法制備了石墨烯、層狀Mo S2和WS2,并通過獨特的轉移工藝制備得到Graphene/Mo S2異質結和Graphene/WS2異質結。表征了這兩種異質結的材料特征和可飽和吸收特性,然后分別搭建了基于這兩種異質結的被動鎖模光纖激光器,都獲得了穩(wěn)定的鎖模孤子脈沖。利用基于Graphene/Mo S2異質結的鎖模光纖激光器,獲得了中心波長為1571.8 nm、光譜寬度為3.5 nm、脈沖寬度為0.84ps的穩(wěn)定孤子脈沖輸出;利用基于Graphene/WS2異質結的鎖模光纖激光器,獲得了中心波長為1561.5 nm、光譜寬度為3.4 nm、脈沖寬度為0.78 ps的穩(wěn)定孤子脈沖輸出。最后,建立了利用光纖雙折射效應實現(xiàn)石墨烯鎖模光纖激光器波長調諧的物理模型,數(shù)值模擬了該激光器的波長調諧特性,并與已報道的實驗結果對照分析。數(shù)值模擬結果顯示,在凈色散為負的激光腔中,通過調節(jié)光纖的雙折射,實現(xiàn)了鎖模脈沖的中心波長在1554 nm到1566 nm范圍內的調諧;在凈色散為正的激光腔中,通過調節(jié)光纖雙折射,實現(xiàn)了鎖模脈沖的中心波長在1556 nm到1564 nm范圍內的調諧。數(shù)值模擬的結果與已報道的實驗結果是一致的。
【關鍵詞】：被動鎖模光纖激光器 石墨烯 過渡金屬硫化物 范德瓦爾斯異質結 波長調諧
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN248
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-25
• 1.1 引言10-12
• 1.2 摻鉺光纖激光器12-14
• 1.2.1 摻鉺光纖放大器12
• 1.2.2 摻鉺光纖激光器12-14
• 1.3 被動鎖模光纖激光器14-19
• 1.3.1 被動鎖模原理14-16
• 1.3.2 常見的被動鎖模光纖激光器16-19
• 1.3.2.1 非線性光纖環(huán)形鏡鎖模光纖激光器16-17
• 1.3.2.2 非線性偏振旋轉鎖模光纖激光器17-18
• 1.3.2.3 可飽和吸收體鎖模的光纖激光器18-19
• 1.4 二維材料在被動鎖模中的應用19-23
• 1.4.1 石墨烯在被動鎖模中的應用19-22
• 1.4.2 新型二維納米材料在被動鎖模中的應用22-23
• 1.5 本論文的主要研究內容23-25
• 第二章 被動鎖模光纖激光器的理論基礎25-36
• 2.1 光脈沖在光纖中的傳輸特性25-28
• 2.1.1 光纖中的色散效應25-26
• 2.1.2 光纖中的雙折射效應26-27
• 2.1.3 光纖中的非線性效應27-28
• 2.2 單模光纖中的光脈沖傳輸28-29
• 2.3 摻鉺光纖中的光脈沖傳輸29-31
• 2.4 鎖模光纖激光器的物理模型和數(shù)值模擬方法31-35
• 2.4.1 真實可飽和吸收體的物理模型32-33
• 2.4.2 鎖模光纖激光器的數(shù)值模擬方法33-35
• 2.5 本章小結35-36
• 第三章 二維過渡金屬硫化物鎖模光纖激光器36-48
• 3.1 二維過渡金屬硫化物概述36-37
• 3.2 二維過渡金屬硫化物材料的制備及表征37-42
• 3.3 二硫化鉬鎖模光纖激光器42-45
• 3.4 激光諧振腔的凈色散對脈沖寬度的影響45-47
• 3.5 本章小結47-48
• 第四章 石墨烯/過渡金屬硫化物異質結鎖模光纖激光器48-57
• 4.1 范德瓦爾斯異質結概述48-49
• 4.2 石墨烯/二維過渡金屬硫化物異質結的制備及表征49-53
• 4.3 石墨烯/二硫化鉬異質結鎖模光纖激光器53-55
• 4.4 石墨烯/二硫化鎢異質結鎖模光纖激光器55-56
• 4.5 本章小結56-57
• 第五章 波長可調諧的石墨烯鎖模光纖激光器的數(shù)值模擬57-69
• 5.1 利用光纖雙折射效應實現(xiàn)波長調諧的物理模型57-59
• 5.2 波長可調諧的石墨烯鎖模光纖激光器數(shù)值模擬59-67
• 5.2.1 工作在反常色散區(qū)的激光器數(shù)值模擬59-63
• 5.2.2 工作在正常色散區(qū)的激光器數(shù)值模擬63-67
• 5.3 本章小結67-69
• 第六章 結論69-71
• 6.1 本論文工作總結69-70
• 6.2 對未來工作的展望70-71
• 致謝71-72
• 參考文獻72-77
• 攻讀碩士期間取得的研究成果77-78

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊青,俞本立,甄勝來,孫志培,吳海濱;光纖激光器的發(fā)展現(xiàn)狀[J];光電子技術與信息;2002年05期

2 朱萬彬,潘玉寨,楊慶鑫,王立軍;光纖激光器的發(fā)展[J];光機電信息;2002年04期

3 曉晨;2002年光纖激光器研究與應用最新進展研討會[J];激光與光電子學進展;2002年08期

4 譚中偉,傅永軍,劉艷,寧提綱,裴麗,簡水生;光纖激光器研究和進展[J];現(xiàn)代有線傳輸;2002年01期

5 譚中偉,劉艷,傅永軍,寧提綱,裴麗,簡水生;光纖激光器的混沌現(xiàn)象分析[J];中國激光;2003年04期

6 ;光纖激光器[J];光機電信息;2003年06期

7 宋曉舒;光纖激光器在空軍中的應用[J];光機電信息;2003年11期

8 張德龍;具有潛在工業(yè)應用前景的光纖激光器[J];光機電信息;2004年03期

9 劉美紅;共摻驅動2μm光纖激光器[J];激光與光電子學進展;2004年11期

10 陳曉燕;;光纖激光器的發(fā)展與應用[J];電子元器件應用;2004年11期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 吳文華;冉洋;熊松松;陳鑫;;光纖激光器的醫(yī)療應用研究[A];2009年先進光學技術及其應用研討會論文集（上冊）[C];2009年

2 陳曉燕;;光纖激光器的發(fā)展與應用[A];中國電子學會第十三屆電子元件學術年會論文集[C];2004年

3 曲宙;李秋實;曲偉;趙崇光;;淺析高功率光纖激光器的應用[A];科技創(chuàng)新與節(jié)能減排——吉林省第五屆科學技術學術年會論文集（上冊）[C];2008年

4 閆大鵬;李成;李立波;劉曉旭;;大功率光纖激光器的產業(yè)化國產化解決方案[A];科技引領產業(yè)、支撐跨越發(fā)展——第六屆湖北科技論壇論文集萃[C];2011年

5 劉俊剛;羅君;歐代永;;光纖激光器的發(fā)展動態(tài)和應用前景[A];全國第十二次光纖通信暨第十三屆集成光學學術會議論文集[C];2005年

6 王志華;;光纖激光器應用綜述[A];上海市激光學會2005年學術年會論文集[C];2005年

7 侯靜;肖瑞;陳子倫;張斌;;3路光纖激光器陣列相干合成輸出[A];中國光學學會2006年學術大會論文摘要集[C];2006年

8 劉艷格;董孝義;袁樹忠;開桂云;劉波;付圣貴;王志;;全光纖激光器與放大器研究(特邀)[A];中國光學學會2006年學術大會論文摘要集[C];2006年

9 季恒;楊四剛;尹飛飛;謝世鐘;;一種基于等效相移的新型雙波長光纖激光器[A];全國第十三次光纖通信暨第十四屆集成光學學術會議論文集[C];2007年

10 劉雪明;;光克爾效應的能量自穩(wěn)定理論及在光纖激光器的應用[A];全國第十三次光纖通信暨第十四屆集成光學學術會議論文集[C];2007年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 戴勁松;具有國際先進水平的光纖激光器問世[N];大眾科技報;2007年

2 記者 涂亞卓　通訊員 廖巧玲 實習生 余笑寒;高性能光纖激光器開發(fā)成功[N];湖北日報;2008年

3 戴勁松;我國自主研發(fā)高性能光纖激光器打破國際壟斷格局[N];大眾科技報;2008年

4 本報記者 胡Z，

本文編號：679085