基于碳纳米管、石墨烯可饱和吸收体掺铒光纤激光器的研究

《基于碳纳米管、石墨烯可饱和吸收体掺铒光纤激光器的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号学校代码10590UDC密级公开深圳大学硕士学位论文基于碳纳米管、石墨烯可饱和吸收体掺铒光纤激光器的研究学位申请人姓名李可尧专业名称光学学院（系、所）电子科学与技术指导教师姓名闫培光教授原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文基于碳纳米管、石墨烯可饱和吸收体掺铒光纤激光器的研究是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：日期：年月日

2、基于碳纳米管、石墨烯可饱和吸收体掺铒光纤激光器的研究摘要脉冲光纤激光器具有光束质量好、结构紧凑简单、容易集成、价格便宜等优点，在光纤通信、医疗器械仪器设备、大型基础设施、军事国防安全、激光打标、激光切割等方面有着广泛的应用。利用可饱和吸收体进行被动锁模、调Q，可以得到纳秒（nanosecond，ns）、皮秒（picosecond，ps）甚至飞秒（femtosecond，fs）级别的超短脉冲输出。碳纳米管（carbonnanotube，CNT）、石墨烯（graphene）材料具有工作光谱范围宽、损伤阈值高、超快的恢复时间、制造方法简单等

3、优点，被制备成可饱和吸收体（saturableabsorber，SA），实现锁模、调Q脉冲的输出。本实验是利用碳纳米管、石墨烯材料在掺铒环形腔内进行脉冲锁模以及调Q，实验观察到基频锁模、谐波锁模、脉冲簇、孤子雨等现象，并用理论进行相应的解释。主要研究工作如下：1.介绍光纤激光器调Q、锁模的类型及特点，详细叙述了碳纳米管、石墨烯作为可饱和吸收体，应用于光纤激光器实现调Q、锁模脉冲的研究进展。2.叙述锁模、调Q的基本原理，并介绍石墨烯的可饱和吸收原理。对碳纳米管、石墨烯的光学特性进行了简述，通过拉曼光谱仪对本实验所用的碳纳米管、石墨烯材料

4、进行检测。利用聚乙烯醇材料（polyvinylalcohol，PVA）制备不同浓度（1mg，1.5mg，5mg）的石墨烯-PVA薄膜，并对制备过程进行介绍。3.基于碳纳米管可饱和吸收体搭建了掺铒光纤激光器（erbium-dopedfiberlaser，EDFL），利用碳纳米管可饱和吸收体非线性光学特性实现了重复频率为24.39MHz、脉冲宽度为皮秒的锁模脉冲输出，通过调节偏振控制器（polarizationcontroller，PC），得到了不同类型的多脉冲输出，包括：二次谐波、脉冲簇、孤子雨。4.将CNT材料部分覆盖光纤纤芯，基于马

5、赫-曾德干涉原理，在EDFL谐振腔内实现了锁模脉冲输出，通过光谱图明显地观察到干涉现象，其自由光谱范围（freespectralrange，FSR）值为1.388nm，单个干涉峰的强度达到10.4dB。通过调节PC得到脉冲簇的输出，将CNT材料完全覆盖光纤纤芯后，干涉现象消失。5.利用不同浓度的graphene-PVA薄膜在EDFL分别实现了调Q脉冲输出。不同的泵浦功率下，脉冲的重复频率、平均输出功率、脉冲能量、脉冲宽度各不相同。I基于碳纳米管、石墨烯可饱和吸收体掺铒光纤激光器的研究关键词：碳纳米管可饱和吸收体；石墨烯可饱和吸收体；光

6、纤激光器；锁模；调QIIStudyonpulsedfiberlaserswithCNT、graphenesaturableabsorberAbstractPulsedfiberlaserhasadvantagesofgoodbeamquality.Itissimpleandcompact,easytointegrate,cheap,etc.Itiswidelyutilizedintheopticalfibercommunication,ship-buildingindustry,medicalequipment,large-scale

7、infrastructure,militarysecurityanddefense,lasermarking,lasercutting.Usingsaturableabsorberforpassivemode-lockedlaser,Q-switchedlasercanoutputnanosecond,picosecondorfemtosecondultrashortpulse.Thisisasimpleandeffectivemethod.Carbonnanotubeandgraphenematerialshaveadvantage

8、soflargeoperatingbandwidth,highdamagethreshold,fastrecoverytimeandsimplemanufacturingmethod,whicharepreparedas