论文摘要
光纤激光器与固体激光器相比,前者具有结构简单紧凑、抗干扰性强、制造成本低廉、易于实现小型化等诸多优势,因此在光学通信、生物医学、工业生产等方面有着越来越重要的地位。随着石墨烯激光器的问世,打开了人们对二维原子材料在激光器领域的研究兴趣。近几年内,多种纳米材料被证明都具有饱和吸收效应,并将其应用于脉冲激光器中,报道的比较多的有碳纳米管、石墨烯、金纳米棒、过渡金属族硫化物、拓扑绝缘体等等。但是这些二维材料都有其对应的优缺点。石墨烯虽然具有超快的电子弛豫时间,但单层石墨烯的光调制深度非常低且容易损坏;拓扑绝缘体的电子弛豫时间虽然比石墨烯大,但是其光的调制深度比较大且阈值高,不容易损坏;单独的过渡金属族硫化物的带隙比较宽,其起始阈值比较高,对泵浦功率要求较高;金纳米棒表面等离子的共振峰很难调到红外区域等缺点。本论文主要研究了以二硫化钼和其他过渡族金属族硫化物结合的可饱和吸收器件的性能,及其它们在全光纤激光器中的应用。我们采用了两步合成法合成了NiS2/MoS2复合材料,并对其进行了电镜扫描、拉曼、原子力显微镜等表征,表明了两步化学合成法制成的NiS2/MoS2呈花瓣式结构。随后又将材料利用Z扫描和双臂探测法两种方法进行了非线性性能的测试,测得其调制深度0α、非线性损耗αNS与饱和光强度Isat分别为2.1%、34.1%与0.34 mW/cm2。接着将NiS2/MoS2复合材料与聚乙烯醇（PVA）溶胶混合并通过比色皿在室温下成薄膜,利用“三明治”结构将复合材料薄膜通过两个光纤跳线端面（FC-PC）加入到光纤激光器谐振腔中,通过调节偏振控制器和泵浦光源功率获得了激光器的调Q输出,当泵浦功率从150 mW增加到400 mW时,脉冲重复频率从7.98kHz增加至36.5 kHz,对应的脉宽从63μs减小到13.7μs,输出功率线性地从0.56 mW增至1.18 mW。在泵浦功率为250 mW时,其光谱中心波长为1561.8 nm,对应的3 dB带宽为1.43 nm,信号强度达到55 dB。保持激光器泵浦功率、偏振控制器状态等条件不变的情况下14个小时内光谱几乎没变,表明了此种复合材料的高损伤阈值和高稳定性。我们同样利用两步合成法制备了SnS2/MoS2复合材料,利用拉曼光谱仪、原子力显微镜等对SnS2/MoS2复合材料进行了微观结构表征,表明了SnS2/MoS2呈片状结构,厚度接近9 nm,得出此种复合材料仅有少数几层。随后采用了光学沉积法将SnS2/MoS2复合材料转移到了光纤跳线的端面上做成锁模器,将锁模器耦合进光纤激光器光路中,通过调节偏振控制器和泵浦功率,成功的实现了掺饵光纤激光器的被动调Q。我们将泵浦功率从200 mW逐渐增到450 mW时,脉冲的重复频率从7.387 kHz也逐渐增至9.492kHz,对应的脉宽从305.9μs减小到85.4μs,输出功率线性地从0.452 mW增至1.14 mW。当泵浦为330 mW时,光谱对应的中心波长为1669.4 nm,3 dB带宽为0.2 nm,其光谱信号强度高达56 dB。当泵浦功率增加到450 mW时,脉冲和光谱依然稳定,并且在14小时内光谱几乎没变化,表明了SnS2/MoS2复合材料同样具有高损伤阈值和高稳定性。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 冉桂苍
导师: 欧阳秋云
关键词: 光纤激光器,被动调,可饱和吸收体,复合材料,非线性光学
来源: 哈尔滨工程大学
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,信息科技
专业: 物理学,材料科学,无线电电子学
单位: 哈尔滨工程大学
分类号: TB33;TN248
总页数: 66
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