基于石墨烯可饱和吸收体地光纤激光器地多脉冲现象研究.pdf

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1、基于石墨烯可饱和吸收体的光纤激光器的多脉冲现象研究专业：姓名：导师：光学朱鹏飞徐文成摘要超短脉冲激光技术早已在物理学、医学、生物学等学科领域有着广泛的应用。在掺铒光纤激光器中产生超短脉冲更是因为其激射波长位于光纤的低损耗窗口，被认为是在光通信、光传感、光信号处理等领域中极具应用前景的光源。本论文简述了光纤激光器的科研发展现状和石墨烯的基本特性，分析了锁模激光器基本原理，在实验上为了研究光纤激光器中石墨烯诱导的非线性现象，选用光学诱导沉积，在拉锥光纤的锥腰区域沉积石墨烯，制作具有较高非线性折射率的锁模器件，并分析了光学诱导沉积的物理机制。然后将制作的拉锥光纤石墨烯锁模器件应用在掺铒光纤激光器

2、内，描述了最终的实验结果，验证了利用光学沉积法把石墨烯沉积到锥形光纤上面的制备方法得到的石墨烯可饱和吸收体有利于在光纤激光器中产生高阶谐波锁模和孤子分子现象。具体工作包括：1．对光纤激光器的发展史作简单综述，分析了光纤激光器锁模原理和各种腔体的结构和特点。进一步研究了被动锁模的石墨烯锁模光纤激光器的研究进展，了解石墨烯作为一种新型锁模材料和高非线性材料的应用和特性，为进行搭建基于石墨烯可饱和吸收体掺铒光纤激光器实验做基础准备；2．分析石墨烯可饱和吸收体几种制备方法和各自的特性，并进行对比，最终选择利用光学沉积法制各石墨烯可饱和吸收体，具体分析光学沉积法的制备方法和原理，寻找出影响制备成功率

3、的因素，搭建制备石墨烯可饱和吸收体制备平台，开展制备石墨烯可饱和吸收体的实验，不断进行制备方法的改良，提高制成的基于石墨烯可饱和吸收体的光损伤阈值、提高它的非线性折射率、减少制备石墨烯准可饱和吸收体的时间。3．搭建了基于石墨烯可饱和吸收体掺铒光纤激光器，观察到所制造的石墨烯可饱和吸收体可同时作为高非线性介质和光纤激光器的锁模器。利用此石墨烯可饱和吸收体，获得高达101阶谐波锁模，脉冲重复率达到了555MHz。证明了，基于微纳光纤的石墨烯可饱和吸收体可作为高非线性光纤器件在光纤激光器进行相关的应用。4．分析光学沉积法制备的不同沉积程度的石墨烯可饱和吸收体对光纤激光器的输出的影响，进一步采用性

4、能良好的石墨烯可饱和吸收体，通过改变拉锥长度，增长沉积长度和厚度来提高石墨烯可饱和吸收体的非线性，因此在尽量降低损耗的基础上增加了光场和石墨烯的作用长度，从而获得较为特殊的石墨烯可饱和吸收体。把此吸收体接入光纤激光器里面，发现除了已有的谐波锁模和几种常见的多脉冲现象的同时，还出现了孤子分子现象，并进行数据记录和实验结果分析。关键词：石墨烯，拉锥光纤，光学诱导沉积，被动锁模，光纤激光器RESEARCHONMUTlPLEPULSEOPERATIONINGRAPHENEABSTRACTBASEDSATURABLEABSORBERFIBERLASERMajor：OpticsName：Pengfei

5、ZhuSupervisor：WenchengXuIIIIIIIIIIlUlIIIIIY2540457Ultrashortpulselasertechnologyhasawiderangeofapplicationsinphysics，medicine，biologyandSOon．Generatingultrashortpulsesinerbium-dopedfiberlaserisbecauseofitslocatedlow—lossopticalfiberlasingwavelengthwindow．nisconsideredverypromisinglightsourseinthef

6、ieldofopticalcommunications，opticalsensing，opticalsignalprocessing．Thispaperoutlinestheresearchanddevelopmentstatusandthebasiccharacteristicsofgraphenefiberlasers，analyzedthebasicprinciplesoftheexperiment．Inordertostudygrapheneinducednonlinearphenomenainfiberlaser,wechosetheopticalinduceddepositio

7、nmethod，withthehighnonlinearrefractiveindex，thegrapheneWasdepositedontotaperwaist．Weanalyzedthephysicalmechanismsofdeposition．Finally,thebasicstructureofgraphenebasedmode—lockedfiberlaserswasintroducedandthedevic