基于新型二維材料的短脈沖光纖激光器研究
發(fā)布時間：2020-12-10 12:22
超短脈沖光纖激光器在近幾年得到了快速發(fā)展,廣泛應(yīng)用于醫(yī)療,器件加工,生物研究及軍工等。石墨烯、碳納米管、拓撲絕緣體、銻烯、硅烯、黑磷以及新近出現(xiàn)的過渡金屬硫化物等二維材料由于其優(yōu)越的光電性能和非線性特性引起科研人員的廣泛關(guān)注。最近,SnSe2和WSe2等新型硒化物由于其自身獨特的光電特性、超快的弛豫時間和較寬的吸收光譜等特點,作為短脈沖光纖激光器可飽和吸收體的研究引起研究人員的極大興趣,展示出了較大的應(yīng)用潛力。本文主要完成了以下幾個方面的研究內(nèi)容:1.概述了調(diào)Q和鎖模光纖激光器的發(fā)展歷程,介紹了短脈沖光纖激光器的工作原理,詳細解釋了可飽和吸收體被動鎖模方式。研究了光孤子的產(chǎn)生、分類以及Kelly邊帶的產(chǎn)生。2.進行了基于WSe2的被動諧波鎖模光纖激光器實驗研究。采用化學(xué)氣相沉積的方法制備WSe2納米片,將WSe2分別轉(zhuǎn)移到光纖端面和拉錐光纖錐區(qū),制作成為光纖集成可飽和吸收器件,嵌入諧振腔中,進行激光實驗。實驗獲得中心波長1554.3nm,脈寬3.6 ns,重復(fù)頻率為1.98 M...
【文章來源】：山東理工大學(xué)山東省
【文章頁數(shù)】：58 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章 緒論易氧化，因此在可飽和吸收體制作時需在隔氧環(huán)境下進行。2016 年，Jianfeng Li 等人使用 LPE 法制備黑磷，而后將其嵌入設(shè)計好的兩種光纖激光器內(nèi)，在 2930 nm 處獲得 4.93 μJ 的調(diào) Q 脈沖輸出和脈沖寬度為 8.6 ps 的鎖模脈沖輸出[35]。同年，A.H.H.Al-Masoodi 等人使用機械剝離法（mechanically exfoliating, ME）制備了黑磷晶體，將其作為可飽和吸收體附著在光纖端面，獲得單脈沖能量為 328 nJ 的調(diào) Q 激光脈沖輸出，激光器閾值為 55.1 mW[46]。由于黑磷自身的易氧化性，在作為可飽和吸收體時，相比于其他二維材料需要更加復(fù)雜的制備流程，但這并不妨礙黑磷得到關(guān)注成為新一代可飽和吸收體之一，目前黑磷已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于 2-3 μm 的超短脈沖領(lǐng)域�？娠柡臀阵w在近三十年內(nèi)發(fā)展迅速，其發(fā)展歷程如圖 1.2 所示。
圖 1.3 過渡金屬硫化物在元素周期表中分布Fig.1.3 TMDs in periodic table2013 年，K. Wang 等人在《ACS nano》上首次報道了 MoS2納米層的可飽和吸，他們采用 LPE 的方法制備出 MoS2分散液，使用 Z 掃描技術(shù)，發(fā)現(xiàn)在 800 nm光照射下，少層 MoS2比石墨烯具有更強的非線性效應(yīng)，恢復(fù)時間可達 30 fs。M種超高的非線性效應(yīng)和超快的恢復(fù)時間[51]，預(yù)示著其在超快光學(xué)領(lǐng)域的研究潛能用潛能，同時也掀開新型過渡金屬硫化物神秘的面紗，在科研界激起一股對MDs 的研究浪潮。2017 年，深圳大學(xué)的 Z. Jiang 等人使用磁控濺射的方法生長 Mo制備的厚度約為 100 nm 的 MoS2薄膜轉(zhuǎn)移到拉錐光纖錐區(qū)制作了可飽和吸收體調(diào)制深度為 19.48 %，可飽和吸收強度為 4.14 MW/cm2，實驗獲得了中心波長位563.4nm、脈沖寬度為 256 fs、單脈沖能量為 2 nJ 的孤子鎖模脈沖[52]。2016 年，大學(xué) J. Yin 等人用 CVD 法制備出大面積高晶度狀的 WSe2納米層，作為可飽和吸嵌入 1.5 μm 和 2 μm 的鎖模光纖激光器，獲得鎖模脈沖寬度分別為 477 fs 和 1.18鎖模激光輸出[53]。2017 年，張華年課題組首次將 SnS2和 PVA 混合，成膜后制成
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Femtosecond Tm-Ho co-doped fiber laser using a bulk-structured Bi2Se3 topological insulator[J]. 李珍昊,李周翰. Chinese Physics B. 2018(09)
[2]Q-switched and mode-locked Er-doped fiber laser using PtSe2 as a saturable absorber[J]. KANG ZHANG,MING FENG,YANGYANG REN,FANG LIU,XINGSHUO CHEN,JIE YANG,XIAO-QING YAN,FENG SONG,JIANGUO TIAN. Photonics Research. 2018(09)
[3]聚乙烯三角芯光子晶體光纖的太赫茲波傳輸研究（英文）[J]. 雷景麗,侯尚林,袁鵬,王道斌,李曉曉,王惠琴,曹明華. 紅外與激光工程. 2018(S1)
[4]多孔芯光子晶體光纖及其偏振特性[J]. 趙興濤,華露,蔣國輝,程吉瑞,熊強,侯藍田. 發(fā)光學(xué)報. 2018(05)
[5]不同厚度二維層狀SnSe2納米材料的拉曼光譜研究[J]. 石穎,馬曉飛,楊秀娟,李月玲,劉玫. 山東科學(xué). 2018(01)
[6]2D noncarbon materials-based nonlinear optical devices for ultrafast photonics [Invited][J]. 郭波. Chinese Optics Letters. 2018(02)
[7]基于拉曼光譜和光學(xué)二次諧波的二硒化錫結(jié)構(gòu)研究[J]. 張帥,石穎,時佳,孫敏,吳倩,劉新風(fēng),劉玫. 山東科學(xué). 2017(01)
[8]大功率光纖激光器在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用探析[J]. 董明. 廊坊師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版). 2011(03)
[9]非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模自相似脈沖光纖激光器的研究[J]. 鄧一鑫,涂成厚,呂福云. 物理學(xué)報. 2009(05)
[10]色散漸減光纖中自相似脈沖傳輸特性研究[J]. 張巧芬,徐文成,馮杰,劉頌豪. 光子學(xué)報. 2008(01)
碩士論文
[1]大尺寸二硒化鎢薄膜的CVD法可控制備及其光學(xué)性質(zhì)研究[D]. 項昂之.蘭州大學(xué) 2017
[2]石墨烯鎖模摻鉺光纖激光器的研究[D]. 王蕊來.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
本文編號：2908684
【文章來源】：山東理工大學(xué)山東省
【文章頁數(shù)】：58 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章 緒論易氧化，因此在可飽和吸收體制作時需在隔氧環(huán)境下進行。2016 年，Jianfeng Li 等人使用 LPE 法制備黑磷，而后將其嵌入設(shè)計好的兩種光纖激光器內(nèi)，在 2930 nm 處獲得 4.93 μJ 的調(diào) Q 脈沖輸出和脈沖寬度為 8.6 ps 的鎖模脈沖輸出[35]。同年，A.H.H.Al-Masoodi 等人使用機械剝離法（mechanically exfoliating, ME）制備了黑磷晶體，將其作為可飽和吸收體附著在光纖端面，獲得單脈沖能量為 328 nJ 的調(diào) Q 激光脈沖輸出，激光器閾值為 55.1 mW[46]。由于黑磷自身的易氧化性，在作為可飽和吸收體時，相比于其他二維材料需要更加復(fù)雜的制備流程，但這并不妨礙黑磷得到關(guān)注成為新一代可飽和吸收體之一，目前黑磷已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于 2-3 μm 的超短脈沖領(lǐng)域�？娠柡臀阵w在近三十年內(nèi)發(fā)展迅速，其發(fā)展歷程如圖 1.2 所示。
圖 1.3 過渡金屬硫化物在元素周期表中分布Fig.1.3 TMDs in periodic table2013 年，K. Wang 等人在《ACS nano》上首次報道了 MoS2納米層的可飽和吸，他們采用 LPE 的方法制備出 MoS2分散液，使用 Z 掃描技術(shù)，發(fā)現(xiàn)在 800 nm光照射下，少層 MoS2比石墨烯具有更強的非線性效應(yīng)，恢復(fù)時間可達 30 fs。M種超高的非線性效應(yīng)和超快的恢復(fù)時間[51]，預(yù)示著其在超快光學(xué)領(lǐng)域的研究潛能用潛能，同時也掀開新型過渡金屬硫化物神秘的面紗，在科研界激起一股對MDs 的研究浪潮。2017 年，深圳大學(xué)的 Z. Jiang 等人使用磁控濺射的方法生長 Mo制備的厚度約為 100 nm 的 MoS2薄膜轉(zhuǎn)移到拉錐光纖錐區(qū)制作了可飽和吸收體調(diào)制深度為 19.48 %，可飽和吸收強度為 4.14 MW/cm2，實驗獲得了中心波長位563.4nm、脈沖寬度為 256 fs、單脈沖能量為 2 nJ 的孤子鎖模脈沖[52]。2016 年，大學(xué) J. Yin 等人用 CVD 法制備出大面積高晶度狀的 WSe2納米層，作為可飽和吸嵌入 1.5 μm 和 2 μm 的鎖模光纖激光器，獲得鎖模脈沖寬度分別為 477 fs 和 1.18鎖模激光輸出[53]。2017 年，張華年課題組首次將 SnS2和 PVA 混合，成膜后制成
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Femtosecond Tm-Ho co-doped fiber laser using a bulk-structured Bi2Se3 topological insulator[J]. 李珍昊,李周翰. Chinese Physics B. 2018(09)
[2]Q-switched and mode-locked Er-doped fiber laser using PtSe2 as a saturable absorber[J]. KANG ZHANG,MING FENG,YANGYANG REN,FANG LIU,XINGSHUO CHEN,JIE YANG,XIAO-QING YAN,FENG SONG,JIANGUO TIAN. Photonics Research. 2018(09)
[3]聚乙烯三角芯光子晶體光纖的太赫茲波傳輸研究（英文）[J]. 雷景麗,侯尚林,袁鵬,王道斌,李曉曉,王惠琴,曹明華. 紅外與激光工程. 2018(S1)
[4]多孔芯光子晶體光纖及其偏振特性[J]. 趙興濤,華露,蔣國輝,程吉瑞,熊強,侯藍田. 發(fā)光學(xué)報. 2018(05)
[5]不同厚度二維層狀SnSe2納米材料的拉曼光譜研究[J]. 石穎,馬曉飛,楊秀娟,李月玲,劉玫. 山東科學(xué). 2018(01)
[6]2D noncarbon materials-based nonlinear optical devices for ultrafast photonics [Invited][J]. 郭波. Chinese Optics Letters. 2018(02)
[7]基于拉曼光譜和光學(xué)二次諧波的二硒化錫結(jié)構(gòu)研究[J]. 張帥,石穎,時佳,孫敏,吳倩,劉新風(fēng),劉玫. 山東科學(xué). 2017(01)
[8]大功率光纖激光器在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用探析[J]. 董明. 廊坊師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版). 2011(03)
[9]非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模自相似脈沖光纖激光器的研究[J]. 鄧一鑫,涂成厚,呂福云. 物理學(xué)報. 2009(05)
[10]色散漸減光纖中自相似脈沖傳輸特性研究[J]. 張巧芬,徐文成,馮杰,劉頌豪. 光子學(xué)報. 2008(01)
碩士論文
[1]大尺寸二硒化鎢薄膜的CVD法可控制備及其光學(xué)性質(zhì)研究[D]. 項昂之.蘭州大學(xué) 2017
[2]石墨烯鎖模摻鉺光纖激光器的研究[D]. 王蕊來.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
本文編號：2908684
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