石墨烯的交叉吸收调制特性及其在激光同步中的应用

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1、中图分类号：学校代码：10055UDC：密级：公开硕士学位论文石墨烯的交叉吸收调制特性及其在激光同步中的应用Thefeaturesofcrossabsorptionmodulationofgrapheneanditsapplicationinsynchronizationoflaser论文作者任爱兵指导教师冯鸣副教授申请学位理学硕士培养单位物理科学学院学科专业光学研究方向激光与光电子学答辩委员会主席陈念江评阅人宋峰曹亚安南开大学研究生院二○一六年五月南开大学研究生学位论文作者信息论文题目石墨烯的交叉吸收调制特性及其在激光同步中的应用姓名任爱兵学号2120130159答辩日期2016年5月2

2、7日论文类别博士□学历硕士√专业学位硕士□同等学力硕士□划√选择学院(单位)物理科学学院学科/专业(专业学位)名称光学联系电话电子邮箱通信地址(邮编)：非公开论文编号备注注：本授权书适用我校授予的所有博士、硕士的学位论文。由作者填写一份并签字后交校图书馆，如已批准为非公开学位论文，须附批准通过的《南开大学研究生申请非公开学位论文审批表》和“非公开学位论文标注说明”页。南开大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所

3、涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：任爱兵2016年6月3日非公开学位论文标注说明(本页表中填写内容须打印)根据南开大学有关规定，非公开学位论文须经指导教师同意、作者本人申请和相关部门批准方能标注。未经批准的均为公开学位论文，公开学位论文本说明为空白。论文题目申请密级□限制(≤2年)□秘密(≤10年)□机密(≤20年)保密期限20年月日至20年月日审批表编号批准日期20年月日南开大学学位评定委员会办公室盖章(有效)注：限制★2年(可少于2年);秘密★10年(可少于10年);机密★20年(可少于20年)

4、摘要摘要超快科学技术的进步推动了时间分辨率向飞秒甚至阿妙级别的精度迈进。同时，在超短脉冲方面的技术进步使人类制造飞秒级别的激光器得以实现。然而，在许多科学研究领域都需要控制多波长超短脉冲实现精准同步，例如：超快激光光谱学、多色泵浦探针研究、相干反斯托克斯拉曼散射显微镜、产生中红外波长的非线性频率转换以及太赫兹波源的产生等等。那么，构建出时间抖动低，失配长度大的同步锁模光纤激光器就成为科学家们研究的热点问题。本文基于石墨烯的交叉吸收调制特性，通过石墨烯及微纳光纤构建了光纤型全光调制器，并且运用此全光调制器进行了同步脉冲的相关实验研究。主要研究内容如下：1.我们基于石墨烯的零带隙特点，通过在锥

5、形光纤上覆盖石墨烯的方法成功构建出了光纤型的宽光带的全光调制器。通过研究发现石墨烯不仅具有可饱和吸收特性，而且还具有交叉吸收调制特性。也就是说，石墨烯对信号光的透过率不仅随着信号光的功率变化，并且会随着其它波长的调制光的功率变化。我们不仅使用连续波长的调制光进行了实验研究，而且还使用了矩形的脉冲调制光进行了实验研究，成功的测量出了我们构建的全光调制器的时间响应能力及调制深度。2.基于石墨烯全光调制器，我们采用注入式的腔结构成功的构建了掺镱主动调Q光纤激光器。在此激光器中充当调制光的为掺铒的被动调Q激光器输出脉冲，成功的实现了1550nm和1060nm调Q脉冲的同步输出。1060nm的激光脉

6、冲的重复频率可以随着1550nm脉冲的重复频率从30.32kHz连续调节到101.29kHz。除此之外，我们还采用了共腔式的结构成功构建出了掺铒和掺镱的双波长同步调Q光纤激光器。3.石墨烯作为可饱和吸收体，我们成功的构建了全正色散的掺镱锁模光纤激光器和负色散的掺铒锁模光纤激光器，分别得到了耗散孤子的激光脉冲和孤子激光脉冲的输出。因为石墨烯的零带隙结构，石墨烯具有宽光带的可饱和吸收特性。我们采用共用可饱和吸收体的共腔结构，成功实现了掺镱和掺铒锁模激光器的同时锁模输出，为实现锁模激光器的同步脉冲输出垫定了基础。I摘要4.为了对同步锁模脉冲的时间抖动进行测量，我们搭建了基于1550nm和1060

7、nm激光脉冲的互相关光路。并且对互相关法测量时间抖动的理论进行了分析，为我们更好的验证同步效果提供了科学依据。关键词：石墨烯;交叉吸收调制;同步激光脉冲;光纤激光器;互相关IIAbstractAbstractTheprogressofultrafastscienceandtechnologyhaspushedtheresolutionoftimetosubfemtosecondandattosecondregion.Me