發(fā)布時間：2022-01-23 08:23

　　超快光纖激光器的快速發(fā)展與可飽和吸收體（SAs）密切相關,利用二維材料制成可飽和吸收體應用在光纖激光器中,已成為當下最受歡迎的實現(xiàn)超短脈沖的方式之一。新型二維材料主要包括石墨烯（Graphene）、過渡金屬族硫化物（TMDs）、黑磷（BP）和拓撲絕緣體（TIs）等,由于這些二維材料的制備工藝簡單、成本低、工作波段寬且損傷閾值高,現(xiàn)已成為脈沖激光應用領域中出色的SAs。本論文主要圍繞新型二維材料的非線性可飽和吸收性能及在光纖激光器中的應用展開了研究。用液相剝離法制備了二硒化鈦（1T-Ti Se₂）、硒化鍺（Ge Se）以及二硒化鉭（2H-Ta Se₂）納米片材料,利用這些二維材料的可飽和吸收特性在光纖激光器中分別實現(xiàn)了穩(wěn)定的脈沖運轉,并且對實驗結果進行分析和討論。具體研究內容如下:（1）基于1T-Ti Se₂ SA的超快光纖激光器研究。對1T-Ti Se₂納米片進行一系列的表征及光學特性測試。（1）利用1T-Ti Se₂ SA實現(xiàn)了被動調Q摻鉺光纖激光器。當泵浦功率為400 m ... 

【文章來源】：山東理工大學山東省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【圖文】：

鉺離子能級結構圖

山東理工大學碩士學位論文第二章脈沖光纖激光器的相關理論16置如圖2.2所示：圖2.2雙臂探測系統(tǒng)示意圖[99]Fig.2.2Two-armdetectionsystemschematicdiagram[99].雙臂探測系統(tǒng)的光源是脈沖激光光源，其輸出脈沖的寬度一般為ps或fs量級。可變光衰減器（Attenuation）用于控制輸入激光功率。脈沖由光纖耦合器分配，一個端口用于監(jiān)視輸入功率，而另一個端口用于經(jīng)過SA。使用兩個校準的功率計來同時測量輸出功率，然后根據(jù)公式（2.15）進行擬合，最終得出材料的調制深度、可飽和吸收強度等參數(shù)。2.3.3飽和恢復時間飽和恢復時間具體指可飽和吸收體從達到飽和狀態(tài)到恢復可吸收狀態(tài)所需要的時間，它包括載流子的帶內馳豫時間和帶間馳豫時間。載流子的帶內馳豫時間一般在10fs至100fs；帶間馳豫時間對應帶間電子-空穴對的復合過程，一般在ps至fs量級[100]。超快弛豫時間意味著二維材料能夠用作超快激光器的可飽和吸收體。當帶間載流子復合時間與脈沖持續(xù)時間在相同數(shù)量級時，載流子的帶內馳豫時間可忽略不計，此時脈沖的形成只和帶間馳豫時間有關。2.4二維材料納米片的常用制備方法層狀二維材料的制備方法主要包括機械剝離法、化學氣相沉積（CVD）法及液相剝離（LPE）法。1.機械剝離法。原理是通過剝離的物理手段使晶體塊的層數(shù)減少為單層或少層，從而得到納米片結構。最簡單的做法就是用膠帶對塊狀材料進行重復剝離操作，由于晶體層間作用力較弱，借助膠帶的粘性很容易實現(xiàn)層間分離，從而得到二維納米片結構。整個過程中材料的晶體結構沒有發(fā)生變化，且具有較小的尺寸和良好的晶體質量。

?印Ｃ坎?T-TiSe2內部的原子通過作用力強的共價鍵連接，各層之間則通過作用力弱的范德瓦爾斯力連接。所以，通過LPE這種方式很容易將層間作用力打破而形成單層或者少層的1T-TiSe2納米片。一方面，1T-TiSe2的層狀晶體結構與其他TMDs材料相比，具有0.15eV的窄帶隙，甚至更小或不存在[102]，它可以支持更寬的帶響應，因此，非常適合應用于從可見光到MIR波段的光子學設備。另一方面，1T-TiSe2的超快弛豫時間低于100fs，加上大量的載流子以及較強的光-物質相互作用，因此，非常適合作為光纖激光器中的可飽和吸收體來使用。圖3.11T-TiSe2的層狀晶體結構[103]Fig.3.1Layeredcrystalstructureof1T-TiSe2[103].在2013年，B.Z.Yan等人首次將1T-TiSe2應用于被動調Q固態(tài)激光器中[104]。在1.0、1.3、2.0和2.8μm的激光波長下，得到最短脈沖寬度分別為483ns、344ns、350ns和160ns，最高重復頻率分別為152kHz、224kHz、84kHz和78kHz的穩(wěn)定

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]鎖模光纖激光器的理論與實驗研究[D]. 楊石泉.南開大學 2003

碩士論文
[1]過渡金屬硒化物的高溫高壓制備及其物性研究[D]. 閆立敏.吉林大學 2018
[2]基于新型二維材料的脈沖光纖激光器研究[D]. 陳磊.西安電子科技大學 2018



本文編號：3603965