论文摘要
超短脉冲光纤激光器具有窄脉宽,高峰值功率,高能量等特点被广泛应用到工业、医疗、国防、通信等诸多领域中。实现短脉冲的方式有许多种,但是随着学科的进步以及纳米新材料的不断发展,二维材料异军突起,其种类也越来越丰富,不断的吸引着超快领域科研工作者的目光。由于一些二维纳米材料具有良好的非线性吸收系数、超快的恢复时间和易于制作等优异性质被不断应用到超短脉冲光纤激光器中。继石墨烯材料之后,像过渡金属硫化物（WS2,MoS2等）、拓扑绝缘体（Bi2Se3,Bi2Te3等）、黑磷等新的可饱和吸收材料在被动锁模光纤激光器中都相继得到了应用。利用材料的可饱和吸收性并将其应用到被动锁模光纤激光器中实现超短脉冲是当前以及未来激光领域的一个重要的研究方向,具有广阔的前景。本论文主要围绕着黑磷材料的制备和可饱和吸收体器件的性能来研究,以新型二维黑磷材料作为可饱和吸收体,提出一种基于黑磷纳米材料结合D-型光纤的掺铒光纤激光器,在实验上探索可饱和吸收器件的性能以及对基于黑磷纳米材料的光纤激光器输出的脉冲特性进行研究,并利用黑磷材料在掺铒光纤激光腔中实现了暗孤子的输出。本文的主要研究工作如下:1.介绍了黑磷纳米材料的能带结构和晶体结构,描述了黑磷纳米材料可作为饱和吸收体的原因并对其饱和吸收的过程做了理论分析。采用液相剥离法制备了实验所用的黑磷纳米片样品,用扫描式电子显微镜、拉曼光谱仪以及傅里叶变换红外光谱仪等表征手段对制备好的样品进行表征。在扫描式电子显微镜下观测到黑磷纳米片材料具有明显的分层结构和片状结构,用能量色散光谱进行元素分析得到磷原子占比为62.2%;在拉曼光谱仪下表征得到黑磷纳米片在300-500波数范围内有三个明显的特征峰,三个特征峰的位置分别为358.2 cm-1,432.9 cm-1,and 463.0 cm-1,其分别对应的振动模式是Ag（out-of-plane modes）,B2g and A2g（in-plane modes）;用傅里叶变换红外光谱仪对其在1300nm到1800nm范围内的透射率进行了测量,观察到制备的黑磷纳米片分散液的在1590nm附近的透射光谱约为80%。2.用光脉冲沉积法将制备好的黑磷纳米片分散液沉积到D-型光纤的作用区域,在泵浦光的作用下材料会沉积吸附在D-型光纤的表面,形成可饱和吸收体器件。实验中用双臂桥法对基于D-型光纤的黑磷可饱和吸收体器件进行了非线性特性的测量,测得实验结果为可饱和吸收体器件的调制深度约为5.7%,饱和强度约为11.7 MW/cm2,非饱和损耗约为13%,可以推测出我们制备了良好的可饱和吸收体器件。之后搭建了基于D-型光纤与黑磷可饱和吸收体的掺铒光纤激光器,利用D-型光纤中倏逝场的作用在基于黑磷可饱和吸收体的掺铒光纤激光器中实现了暗孤子脉冲,测得脉冲的中心波长为1597.7 nm,光谱带宽为0.52 nm,基本重复频率为14.93 MHz,暗孤子脉冲宽度为951ps。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 刘建友
导师: 李晓辉,王屹山
关键词: 光纤激光器,黑磷纳米材料,型光纤,暗孤子脉冲
来源: 陕西师范大学
年度: 2019
分类: 基础科学,信息科技
专业: 物理学,无线电电子学
单位: 陕西师范大学
分类号: TN248
总页数: 67
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