超快光纖激光器的快速發(fā)展與可飽和吸收體（SAs）密切相關(guān),利用二維材料制成可飽和吸收體應(yīng)用在光纖激光器中,已成為當(dāng)下最受歡迎的實(shí)現(xiàn)超短脈沖的方式之一。新型二維材料主要包括石墨烯（Graphene）、過渡金屬族硫化物（TMDs）、黑磷（BP）和拓?fù)浣^緣體（TIs）等,由于這些二維材料的制備工藝簡單、成本低、工作波段寬且損傷閾值高,現(xiàn)已成為脈沖激光應(yīng)用領(lǐng)域中出色的SAs。本論文主要圍繞新型二維材料的非線性可飽和吸收性能及在光纖激光器中的應(yīng)用展開了研究。用液相剝離法制備了二硒化鈦（1T-Ti Se₂）、硒化鍺（Ge Se）以及二硒化鉭（2H-Ta Se₂）納米片材料,利用這些二維材料的可飽和吸收特性在光纖激光器中分別實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的脈沖運(yùn)轉(zhuǎn),并且對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和討論。具體研究內(nèi)容如下:（1）基于1T-Ti Se₂ SA的超快光纖激光器研究。對1T-Ti Se₂納米片進(jìn)行一系列的表征及光學(xué)特性測試。（1）利用1T-Ti Se₂ SA實(shí)現(xiàn)了被動(dòng)調(diào)Q摻鉺光纖激光器。當(dāng)泵浦功率為400 m ... 

【文章來源】：山東理工大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【圖文】：

鉺離子能級結(jié)構(gòu)圖

山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章脈沖光纖激光器的相關(guān)理論16置如圖2.2所示：圖2.2雙臂探測系統(tǒng)示意圖[99]Fig.2.2Two-armdetectionsystemschematicdiagram[99].雙臂探測系統(tǒng)的光源是脈沖激光光源，其輸出脈沖的寬度一般為ps或fs量級�？勺児馑p器（Attenuation）用于控制輸入激光功率。脈沖由光纖耦合器分配，一個(gè)端口用于監(jiān)視輸入功率，而另一個(gè)端口用于經(jīng)過SA。使用兩個(gè)校準(zhǔn)的功率計(jì)來同時(shí)測量輸出功率，然后根據(jù)公式（2.15）進(jìn)行擬合，最終得出材料的調(diào)制深度、可飽和吸收強(qiáng)度等參數(shù)。2.3.3飽和恢復(fù)時(shí)間飽和恢復(fù)時(shí)間具體指可飽和吸收體從達(dá)到飽和狀態(tài)到恢復(fù)可吸收狀態(tài)所需要的時(shí)間，它包括載流子的帶內(nèi)馳豫時(shí)間和帶間馳豫時(shí)間。載流子的帶內(nèi)馳豫時(shí)間一般在10fs至100fs；帶間馳豫時(shí)間對應(yīng)帶間電子-空穴對的復(fù)合過程，一般在ps至fs量級[100]。超快弛豫時(shí)間意味著二維材料能夠用作超快激光器的可飽和吸收體。當(dāng)帶間載流子復(fù)合時(shí)間與脈沖持續(xù)時(shí)間在相同數(shù)量級時(shí)，載流子的帶內(nèi)馳豫時(shí)間可忽略不計(jì)，此時(shí)脈沖的形成只和帶間馳豫時(shí)間有關(guān)。2.4二維材料納米片的常用制備方法層狀二維材料的制備方法主要包括機(jī)械剝離法、化學(xué)氣相沉積（CVD）法及液相剝離（LPE）法。1.機(jī)械剝離法。原理是通過剝離的物理手段使晶體塊的層數(shù)減少為單層或少層，從而得到納米片結(jié)構(gòu)。最簡單的做法就是用膠帶對塊狀材料進(jìn)行重復(fù)剝離操作，由于晶體層間作用力較弱，借助膠帶的粘性很容易實(shí)現(xiàn)層間分離，從而得到二維納米片結(jié)構(gòu)。整個(gè)過程中材料的晶體結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生變化，且具有較小的尺寸和良好的晶體質(zhì)量。

?�。每�?T-TiSe2內(nèi)部的原子通過作用力強(qiáng)的共價(jià)鍵連接，各層之間則通過作用力弱的范德瓦爾斯力連接。所以，通過LPE這種方式很容易將層間作用力打破而形成單層或者少層的1T-TiSe2納米片。一方面，1T-TiSe2的層狀晶體結(jié)構(gòu)與其他TMDs材料相比，具有0.15eV的窄帶隙，甚至更小或不存在[102]，它可以支持更寬的帶響應(yīng)，因此，非常適合應(yīng)用于從可見光到MIR波段的光子學(xué)設(shè)備。另一方面，1T-TiSe2的超快弛豫時(shí)間低于100fs，加上大量的載流子以及較強(qiáng)的光-物質(zhì)相互作用，因此，非常適合作為光纖激光器中的可飽和吸收體來使用。圖3.11T-TiSe2的層狀晶體結(jié)構(gòu)[103]Fig.3.1Layeredcrystalstructureof1T-TiSe2[103].在2013年，B.Z.Yan等人首次將1T-TiSe2應(yīng)用于被動(dòng)調(diào)Q固態(tài)激光器中[104]。在1.0、1.3、2.0和2.8μm的激光波長下，得到最短脈沖寬度分別為483ns、344ns、350ns和160ns，最高重復(fù)頻率分別為152kHz、224kHz、84kHz和78kHz的穩(wěn)定

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3603965