發(fā)布時(shí)間：2017-08-15 16:12

  本文關(guān)鍵詞：基于二維材料的鎖模光纖激光器研究

  更多相關(guān)文章： 被動(dòng)鎖模光纖激光器 石墨烯 過渡金屬硫化物 范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié) 波長(zhǎng)調(diào)諧

【摘要】：被動(dòng)鎖模光纖激光器是一種重要的激光器,其輸出脈沖具有脈寬極窄、峰值功率高和光譜寬等特點(diǎn),這使得被動(dòng)鎖模光纖激光器在非線性光學(xué)、高速光通訊、生物醫(yī)學(xué)工程、激光微加工和激光雷達(dá)等多個(gè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。最近出現(xiàn)的新型二維材料如石墨烯(Graphene)、過渡金屬硫化物(包括層狀二硫化鉬(Mo S2)、二硫化鎢(WS2))等,因?yàn)槠淞己玫碾娮訉W(xué)和光學(xué)特性,已引起各國(guó)科學(xué)家的廣泛關(guān)注,基于二維材料的鎖模光纖激光器成為當(dāng)下激光技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。所以,該項(xiàng)研究具有重要的學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用價(jià)值。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,采用化學(xué)氣相沉積(CVD)法制備了少數(shù)層(few-layer)Mo S2,并表征了其材料特征和光可飽和吸收特性。搭建了基于該少數(shù)層Mo S2的被動(dòng)鎖模光纖激光器,獲得了穩(wěn)定的鎖模孤子脈沖輸出。獲得脈沖輸出中心波長(zhǎng)為1571.3 nm、光譜寬度為2.8 nm、脈沖寬度為0.91 ps。另外,還分析討論了激光諧振腔的凈色散與脈沖寬度的關(guān)系,并通過數(shù)值模擬對(duì)已報(bào)道的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了進(jìn)一步的佐證。其次,采用CVD法制備了石墨烯、層狀Mo S2和WS2,并通過獨(dú)特的轉(zhuǎn)移工藝制備得到Graphene/Mo S2異質(zhì)結(jié)和Graphene/WS2異質(zhì)結(jié)。表征了這兩種異質(zhì)結(jié)的材料特征和可飽和吸收特性,然后分別搭建了基于這兩種異質(zhì)結(jié)的被動(dòng)鎖模光纖激光器,都獲得了穩(wěn)定的鎖模孤子脈沖。利用基于Graphene/Mo S2異質(zhì)結(jié)的鎖模光纖激光器,獲得了中心波長(zhǎng)為1571.8 nm、光譜寬度為3.5 nm、脈沖寬度為0.84ps的穩(wěn)定孤子脈沖輸出;利用基于Graphene/WS2異質(zhì)結(jié)的鎖模光纖激光器,獲得了中心波長(zhǎng)為1561.5 nm、光譜寬度為3.4 nm、脈沖寬度為0.78 ps的穩(wěn)定孤子脈沖輸出。最后,建立了利用光纖雙折射效應(yīng)實(shí)現(xiàn)石墨烯鎖模光纖激光器波長(zhǎng)調(diào)諧的物理模型,數(shù)值模擬了該激光器的波長(zhǎng)調(diào)諧特性,并與已報(bào)道的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)照分析。數(shù)值模擬結(jié)果顯示,在凈色散為負(fù)的激光腔中,通過調(diào)節(jié)光纖的雙折射,實(shí)現(xiàn)了鎖模脈沖的中心波長(zhǎng)在1554 nm到1566 nm范圍內(nèi)的調(diào)諧;在凈色散為正的激光腔中,通過調(diào)節(jié)光纖雙折射,實(shí)現(xiàn)了鎖模脈沖的中心波長(zhǎng)在1556 nm到1564 nm范圍內(nèi)的調(diào)諧。數(shù)值模擬的結(jié)果與已報(bào)道的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是一致的。
【關(guān)鍵詞】：被動(dòng)鎖模光纖激光器 石墨烯 過渡金屬硫化物 范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié) 波長(zhǎng)調(diào)諧
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN248
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-25
• 1.1 引言10-12
• 1.2 摻鉺光纖激光器12-14
• 1.2.1 摻鉺光纖放大器12
• 1.2.2 摻鉺光纖激光器12-14
• 1.3 被動(dòng)鎖模光纖激光器14-19
• 1.3.1 被動(dòng)鎖模原理14-16
• 1.3.2 常見的被動(dòng)鎖模光纖激光器16-19
• 1.3.2.1 非線性光纖環(huán)形鏡鎖模光纖激光器16-17
• 1.3.2.2 非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模光纖激光器17-18
• 1.3.2.3 可飽和吸收體鎖模的光纖激光器18-19
• 1.4 二維材料在被動(dòng)鎖模中的應(yīng)用19-23
• 1.4.1 石墨烯在被動(dòng)鎖模中的應(yīng)用19-22
• 1.4.2 新型二維納米材料在被動(dòng)鎖模中的應(yīng)用22-23
• 1.5 本論文的主要研究?jī)?nèi)容23-25
• 第二章 被動(dòng)鎖模光纖激光器的理論基礎(chǔ)25-36
• 2.1 光脈沖在光纖中的傳輸特性25-28
• 2.1.1 光纖中的色散效應(yīng)25-26
• 2.1.2 光纖中的雙折射效應(yīng)26-27
• 2.1.3 光纖中的非線性效應(yīng)27-28
• 2.2 單模光纖中的光脈沖傳輸28-29
• 2.3 摻鉺光纖中的光脈沖傳輸29-31
• 2.4 鎖模光纖激光器的物理模型和數(shù)值模擬方法31-35
• 2.4.1 真實(shí)可飽和吸收體的物理模型32-33
• 2.4.2 鎖模光纖激光器的數(shù)值模擬方法33-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第三章 二維過渡金屬硫化物鎖模光纖激光器36-48
• 3.1 二維過渡金屬硫化物概述36-37
• 3.2 二維過渡金屬硫化物材料的制備及表征37-42
• 3.3 二硫化鉬鎖模光纖激光器42-45
• 3.4 激光諧振腔的凈色散對(duì)脈沖寬度的影響45-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第四章 石墨烯/過渡金屬硫化物異質(zhì)結(jié)鎖模光纖激光器48-57
• 4.1 范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)概述48-49
• 4.2 石墨烯/二維過渡金屬硫化物異質(zhì)結(jié)的制備及表征49-53
• 4.3 石墨烯/二硫化鉬異質(zhì)結(jié)鎖模光纖激光器53-55
• 4.4 石墨烯/二硫化鎢異質(zhì)結(jié)鎖模光纖激光器55-56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 第五章 波長(zhǎng)可調(diào)諧的石墨烯鎖模光纖激光器的數(shù)值模擬57-69
• 5.1 利用光纖雙折射效應(yīng)實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)調(diào)諧的物理模型57-59
• 5.2 波長(zhǎng)可調(diào)諧的石墨烯鎖模光纖激光器數(shù)值模擬59-67
• 5.2.1 工作在反常色散區(qū)的激光器數(shù)值模擬59-63
• 5.2.2 工作在正常色散區(qū)的激光器數(shù)值模擬63-67
• 5.3 本章小結(jié)67-69
• 第六章 結(jié)論69-71
• 6.1 本論文工作總結(jié)69-70
• 6.2 對(duì)未來工作的展望70-71
• 致謝71-72
• 參考文獻(xiàn)72-77
• 攻讀碩士期間取得的研究成果77-78

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