基于二维材料二硫化钨的微光纤器件光控特性研究

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1、暨南大学硕士学位论文题名（中英对照）：基于二维材料二硫化钨的微光纤器件光控特性研究Studyonlight-control-lightcharacteristicsofTwo-dimensionalmaterialtungstendisulfidewrappedonmicrofibers作者姓名：郎宇威指导教师姓名及学位、职称：关贺元副教授学科、专业名称：光学工程学位类型：专业学位论文提交日期：2018年4月论文答辩日期：2018年6月答辩委员会主席：邓华秋教授论文评阅人：学位授予单位和日期：暨南大学2018年6月暨南大

2、学硕士学位论文摘要随着科学技术的进步，高带宽、低损耗的光纤波导器件越来越受到重视。而这其中的微光纤器件因其在光纤传感、光通信等领域的重要地位，受到了巨大的关注。微光纤是采用火焰加热拉伸后制备而成的微米直径级别的光纤。在微光纤微米区光以倏逝波的形式存在，提高了光与物质的相互作用。对该倏逝波的利用，研究学者将新发现的具有良好电学、光学特性的二维材料与微光纤结合起来开发出新型的光电器件。二硫化钨是六方晶系的二维材料，具有层数依赖的能带结构，相邻原子层通过范德瓦耳斯力形成共价键，其原子层表面有很高的电子迁移率，因此在超快光电器件

3、上具有广阔的应用前景。本论文用物理沉积法得到覆盖二硫化钨的微光纤。主要研究了基于二维材料二硫化钨的微光纤器件在405nm外泵浦光和980nm/1458nm内泵浦光的光可控特性。通过改变泵浦光功率可以改变二硫化钨吸收特性，从而实现对信号光的调控。基于405nm外泵浦光光可控特性研究主要利用405nm紫光激光器照射覆盖二硫化钨的微光纤锥形区，分别测量1550nm激光和1520nm-1620nm宽带范围内透过光功率的变化。当1550nm激光做信号光时，随着405nm激光器光功率从0mW增大至17.4mW，基于二维材料二硫化钨的

4、微光纤器件在泵浦光功率上升阶段透过光功率变化为1.51dB，灵敏度为0.088dB/mW；下降阶段透过光功率变化为1.45dB，灵敏度为0.083dB/mW。当1520nm-1620nm宽带光做信号光时，405nm激光器光功率从0mW增大到26.4mW，基于二维材料二硫化钨的微光纤器件宽带范围内透过光功率最大变化为3.7dB，相应得到的平均灵敏度为0.117dB/mW。基于980nm/1458nm内泵浦光光可控特性研究中主要利用980nm/1458nm激光器作内泵浦光源与信号光源耦合，输入基于二维材料二硫化钨的微光纤器件

5、，分别测出微光纤中1550nm激光和1520nm-1620nm宽带范围内透过光功率的变化。当1550nm激光做信号光时，980nm激光器光功率从0mW增大到102.3mW，基于二维材料二硫化钨的微光纤器件透过光功率最大变化为8.078dB，灵敏度为0.065dB/mW。当1520nm-1620nm宽带光做信号光时，980nm激光器的光功率从0mW增大到184.1mW，基于二维材料二硫化钨的微光纤器件宽带范围内透过光功率最大变化为8.823dB，平均灵敏度为0.042dB/mW。当1550nm激光做信号光时，随着1458n

6、m激光器功率从0mW增大到24mW，基于二维材料二硫化钨的微光纤器件透过光功率最大变化为4.03dB，灵敏度为0.169dB/mW。当1520nm-1620nm宽带光做信号光时，随着1458nm激光器的光功率从6.3mW增大到37.4mWI暨南大学硕士学位论文时，基于二维材料二硫化钨的微光纤器件宽带范围内透过光功率最大变化为0.873dB，平均灵敏度为0.021dB/mW。综上所述，基于二维材料二硫化钨的微光纤器件光控特性研究中，在1550nm激光做信号光，泵浦光波长为1458nm时，相应灵敏度最大，为0.169dB/m

7、W。可见该器件响应度良好，实现了以光控光的目的，在全光器件领域有着广泛的应用前景。本论文的创新点主要包括：1．运用二维材料二硫化钨和微光纤结合的光控光纤器件，且器件有良好的灵敏度响应。2．实验研究了基于二维材料二硫化钨的微光纤器件在405nm、980nm、1458nm激光器做泵浦光时，分别在1550nm单波长和1520nm-1620nm宽带范围内的光可控特性。关键字：微光纤；二硫化钨；光可控特性；光纤器件；光纤传感II暨南大学硕士学位论文AbstractWiththeadvancementofscienceandtech

8、nology,high-bandwidthandlow-lossfiber-opticwaveguidedevicesaregainingmoreandmoreimportantstatus.Amongthem,micro-fiber(MF)deviceshaveattractedagreatdealofattent