本文關鍵詞：光學微納米線的功能化及其激光應用

  更多相關文章： 光學微納米線 半導體納米線 金屬納米線 表面等離激元激光器 CVD石墨烯 微納光纖 飽和吸收 鎖模激光器 光調制器

【摘要】：光學微納米線,包括玻璃微納光纖、半導體納米線、金屬納米線等一維微納導波結構,是近年發(fā)展起來的光纖光學及微納光子學等領域的前沿研究方向之一�；诹孔狱c、稀土離子或染料分子摻雜的微納光纖及半導體納米線的激光器作為新型的可集成的相干光源,在光通信、傳感以及信號處理等領域有著廣泛應用前景,得到了持續(xù)的關注和研究。為了實現光學微納米線在激光領域功能的多元化,并拓展微納米線激光器的門類和應用領域,我們提出兩種復合型功能微納米線(包括半導體-金屬復合納米線和石墨烯復合的微納光纖),來分別實現空間尺度上突破衍射極限的激光光束輸出,和時間尺度上亞皮秒的激光脈沖輸出。本論文的第一部分工作,基于金屬納米線的強光場約束能力(λ/10～λ/20)和半導體納米線的超高光學增益(e.g.,3000 cm-1),提出半導體-金屬復合納米線的激光器結構,實現了空間分離的表面等離激元腔模,和突破衍射極限的激光光束輸出(光束的模場直徑約為λ/10),其激光中心波長約為723nm,線寬為0.38—nm,閾值為60 μJ/cm2。井通過改變Ag納米線的損耗特性來調控激光器的閾值,以實現激光的開關調制特性。比如在Ag線末端耦合另一根納米線,相當于對原有的復合腔引入額外的損耗,實現了激光的“開關”效應,顯示了對表面等離激元激光器超快調制的可能性。本論文的第二部分工作,我們提出了一種有效地將化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition, CVD)生長的石墨烯轉移到微納光纖表面的方法。并基于石墨烯的飽和吸收效應,用石墨烯與微納光纖的復合結構,實現了低損耗、低閾值的復合飽和吸收體。比如,將20 gm長的單層石墨烯復合在直徑1μm的微納光纖表面,其總的凈透過率為73%(不加石墨烯的微納光纖的透過率為90%左右),飽和吸收的閾值為40MW/cm2。然后,我們將15 μm長的多層石墨烯復合在直徑為1μm的微納光纖表面,實現了調制深度為12%的全光調制。此外,我們將20μm長的單層石墨烯復合在直徑為1 gm的微納光纖表面,并將其接入到摻鉺光纖環(huán)中,在975 nm的連續(xù)激光器泵浦下,獲得了重頻為8.6MHz,脈寬為970 fs的鎖模脈沖輸出。該結果為實現全微納光纖的鎖模激光器提供了基礎,同時為實現微納光纖激光器的超快調制提供新的途徑。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN248;TB383.1
，

本文編號：1270973