本文關(guān)鍵詞：光學(xué)微納米線的功能化及其激光應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 光學(xué)微納米線 半導(dǎo)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(diào)制器

【摘要】：光學(xué)微納米線,包括玻璃微納光纖、半導(dǎo)體納米線、金屬納米線等一維微納導(dǎo)波結(jié)構(gòu),是近年發(fā)展起來的光纖光學(xué)及微納光子學(xué)等領(lǐng)域的前沿研究方向之一�；诹孔狱c(diǎn)、稀土離子或染料分子摻雜的微納光纖及半導(dǎo)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(hào)處理等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用前景,得到了持續(xù)的關(guān)注和研究。為了實(shí)現(xiàn)光學(xué)微納米線在激光領(lǐng)域功能的多元化,并拓展微納米線激光器的門類和應(yīng)用領(lǐng)域,我們提出兩種復(fù)合型功能微納米線(包括半導(dǎo)體-金屬復(fù)合納米線和石墨烯復(fù)合的微納光纖),來分別實(shí)現(xiàn)空間尺度上突破衍射極限的激光光束輸出,和時(shí)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(qiáng)光場(chǎng)約束能力(λ/10～λ/20)和半導(dǎo)體納米線的超高光學(xué)增益(e.g.,3000 cm-1),提出半導(dǎo)體-金屬復(fù)合納米線的激光器結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)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(chǎng)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(diào)控激光器的閾值,以實(shí)現(xiàn)激光的開關(guān)調(diào)制特性。比如在Ag線末端耦合另一根納米線,相當(dāng)于對(duì)原有的復(fù)合腔引入額外的損耗,實(shí)現(xiàn)了激光的“開關(guān)”效應(yīng),顯示了對(duì)表面等離激元激光器超快調(diào)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(xué)氣相沉積(Chemical Vapor Deposition, CVD)生長的石墨烯轉(zhuǎn)移到微納光纖表面的方法。并基于石墨烯的飽和吸收效應(yīng),用石墨烯與微納光纖的復(fù)合結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了低損耗、低閾值的復(fù)合飽和吸收體。比如,將20 gm長的單層石墨烯復(fù)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(fù)合在直徑為1μm的微納光纖表面,實(shí)現(xiàn)了調(diào)制深度為12%的全光調(diào)制。此外,我們將20μm長的單層石墨烯復(fù)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(jié)果為實(shí)現(xiàn)全微納光纖的鎖模激光器提供了基礎(chǔ),同時(shí)為實(shí)現(xiàn)微納光纖激光器的超快調(diào)制提供新的途徑。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN248;TB383.1
，

本文編號(hào)：1270973