基于二維材料的鎖模光纖激光器研究.pdf

1、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（MoS2）、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)。

2、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。
　　首先采用化學(xué)氣相沉積（CVD）法制備了少數(shù)層（few-layer）MoS2，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MoS2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為1571.3 nm、光譜寬度為2.8nm、脈沖寬度為0.91ps。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)值模擬對已報(bào)道的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了進(jìn)一步的佐證

3、。其次，采用CVD法制備了石墨烯、層狀MoS2和WS2，并通過獨(dú)特的轉(zhuǎn)移工藝制備得到Graphene/MoS2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/MoS2異質(zhì)結(jié)的鎖模光纖激光器，獲得了中心波長為1571.8nm、光譜寬度為3.5nm、脈沖寬度為0.84ps的穩(wěn)定孤子脈沖輸出；利用基于

4、Graphene/WS2異質(zhì)結(jié)的鎖模光纖激光器，獲得了中心波長為1561.5nm、光譜寬度為3.4nm、脈沖寬度為0.78ps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調(diào)諧的物理模型，數(shù)值模擬了該激光器的波長調(diào)諧特性，并與已報(bào)道的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對照分析。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在1554nm到1566nm范圍內(nèi)的調(diào)諧；在凈色散為正的激光腔中，通