倏逝场作用氧化石墨烯大能量耗散孤子锁模双包层光纤激光器-论文.pdf

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1、第53卷第5期厦门大学学报(自然科学版)Vo1．53NO．52O14年9月JournalofXiamenUniversity(NaturalScience)Sep．2014石墨烯专题倏逝场作用氧化石墨烯大能量耗散孤子锁模双包层光纤激光器吴端端，黄义忠，罗正钱，蔡志平，许惠英(厦门大学信息科学与技术学院，福建厦门361005)摘要：报道了倏逝场作用氧化石墨烯的可饱和吸收体用于锁模掺镱双包层光纤激光器，产生大能量151．54nJ耗散孤子．利用熔锥光纤倏逝场诱导沉积氧化石墨烯方法，所制备的可饱和吸收体不仅拥有

2、耐高功率、光纤兼容等优点；而且，熔锥光纤引入光带通滤波，有益于耗散孤子在光纤激光腔中形成．同时结合光纤包层泵浦技术，高脉冲能量耗散孤子在锁模掺镱双包层光纤激光器中被获得，产生的耗散孤子单脉冲能量高达151．54nJ，重复频率271．4kHz，信噪比57dB．关键词：熔锥光纤；氧化石墨烯；耗散孤子；大能量；锁模中图分类号：TN248．1文献标志码：A文章编号：04380479(2014)05—0666—04石墨烯因其独特的二维原子结构表现出优异的和吸收器件，因腔内激光直接穿透石墨烯，易导致石墨光可饱和吸收

3、性能，可作为优越的锁模或调Q器件，烯热损伤，不利于高能量锁模脉冲的产生．2)使用单模因此，近几年来基于石墨烯锁模／调Q光纤激光器的稀土掺杂光纤导致增益易饱和；Zhao等使用端面型研究备受关注，是最近激光器研究领域的热点之一．石墨烯饱和吸收体实现了石墨烯锁模耗散孤子，但其单相比较地，氧化石墨烯不仅具有与石墨烯相媲美的可脉冲能量仅为0．41nJ．如果采用锥形光纤，石墨烯与表饱和吸收特性]，同时，由于官能团的存在，还具有很面倏逝光相互作用，散热性能好，益于高功率运转．因强的亲水性，且直接制备氧化石墨烯水溶液的

4、工艺比此，若采用倏逝场作用石墨烯或氧化石墨烯构成耐高功石墨烯更为简单、制作成本更低．因此，使用氧化石墨率可饱和吸收体将是可行的方案之一．烯可能将更有益于实现锁模激光器的商业化．另一方面，若采用大模场面积光纤作为增益光2009年，剑桥大学研究小组[2与新加坡南洋理工纤，易于大泵浦功率注入，获得足够大光增益，即可产大学研究小组[3分别率先报道了石墨烯锁模掺铒光纤生超大能量锁模脉冲。．利用石墨烯锁模掺镱双激光器．随即掀起了国际上对石墨烯锁模光纤激光器的包层光纤激光器，Liu等lg已成功获得单脉冲能量163研究

5、热潮。．石墨烯锁模从正色散腔至负色散腔，从nJ脉冲，但锁模脉冲并未表现出耗散孤子特征．本文近红外1m至中红外2m，从稀土增益光纤至非线性利用975nm大功率半导体激光器泵浦正色散掺镱双拉曼增益光纤等等，各方面的研究工作均已展开．其中，包层光纤激光器，采用倏逝场作用的氧化石墨烯作为石墨烯锁模的反常色散腔因易于产生传统的光孤子，限可饱和吸收体，得到了151nJ高能量耗散孤子脉冲输制了孤子脉冲能量(通常小于1nJ)；为获得大脉冲能量出．大能量耗散孤子的形成主要归因于熔锥光纤带通锁模脉冲，研究者们通常采用正常色

6、散腔锁模来获得耗滤波特性、光纤增益带宽限制、正色散和腔内非线性散孤子．然而，目前基于石墨烯锁模产生耗散孤子的效应等共同作用的结果．能量仍不够高[1，主要归咎于：1)使用端面型石墨烯饱实验装置和原理分析大能量耗散孤子锁模掺镱双包层光纤激光器的实收稿日期：2ol4_0】基金项目：国家自然科学基金(6l27505o)；高等学校博士学科点专验装置如图1所示．最大输出功率9W的975nmLD项科研基金(20120121110034)通过98o／1064nm合束器泵浦一段10In长的保偏双通信作者：zpeal@xm

7、u·edu·cn包层掺镱光纤(YDF，5／13o，包层吸收1．7dB／m@975第5期吴端端等：倏逝场作用氧化石墨烯大能量耗散孤子锁模双包层光纤激光器·667·nrn，工作波长1060～1115nm)．350m长的单模掺磷光纤插入腔内(色散值约一4ps／nm／km波长1064nm，截止波长1000nm)，其主要作用为：1)加长一_-、腔长，降低锁模脉冲的重复频率，从而易于获得大脉冲能量输出；2)长腔有利于降低锁模阈值．偏振控制器用于调节腔内偏振态优化锁模运转，氧化石墨烯沉积的熔锥光纤作为可饱和吸收体．2

8、个耦合器构成宽带光纤；环形反射镜(FLM1、FLM2)，形成激光线性谐振腔．其中，FLM1是耦合比为50：50的耦合器构成的全反镜；FLM2是耦合比为80：20的耦合器构成，光透射率为369／6．我们采用线形腔结构(腔体有效腔长是环形腔的图2熔锥光纤氧化石墨烯器件透射谱(a)和YDF增益谱(b)2倍)，能增加有效腔长使输出激光的重复频率降低，更Fig．2Transmissionspectrumoffibertaper加有利于增加单脉冲能量．