北京工业大学王璞：2.0μm光纤激光器大有可为

2013-07-01 08:49

　　相关研究：2. 0μm石墨烯被动调Q掺铥全光纤激光器

　　石墨烯( Graphene) 材料作为可饱和吸收体与半导体可饱和吸收镜( SESAM) 相比具有制作简单、成本低廉、恢复时间快、可饱和吸收阈值低、并能覆盖从可见光到中红外( 400~ 2000 nm) 波段的超宽带宽等优点。在1. 0~ 1. 1μm 掺镱和1. 5~ 1. 6μm掺铒波段，基于石墨烯可饱和吸收体的被动锁模、被动调Q 激光器的研究已有报道。目前，石墨烯材料作为可饱和吸收体用于2. 0μm波段激光器的被动锁模或被动调Q的研究国内外还未见任何报道。

　　北京工业大学高功率光纤激光课题组首次成功实现了全光纤结构石墨烯被动调Q 的2. 0μm掺铥脉冲光纤激光器。整个激光器采用了环形腔结构设计，而新型功能材料石墨烯作为激光被动调Q 器件，图1( a) 为石墨烯可饱和吸收体的拉曼光谱，其G 峰和2D 峰分别位于1581 cm^-1和2710 cm^-1处， G 峰位置处于1581 cm^-1以及2D 峰的形状较窄表明石墨烯的层数在4~ 6 层之间，饱和吸收调制深度约为10%。当抽运功率为1. 3 W 时，开始得到稳定的重复频率为44 kHz 的调Q 激光脉冲输出，平均输出功率约为2. 9 mW，脉冲宽度约为3. 0μs。随着抽运功率的增加，平均输出功率和重复频率几乎成线性增加[ 图1( b) ] 。当抽运功率增加到1. 6 W 时，最大平均输出功率约为5. 0 mW，相应的单脉冲能量为89 nJ，脉冲宽度为1. 4μs，中心波长为2007 nm[ 图1( c) ] 。为了研究调Q 激光脉冲的稳定性，我们采用频谱分析仪测量了重复频率为51 kHz 时的信噪比[ 图1( d) ] ，其值大约为40 dB，表明调Q 激光脉冲很稳定。本实验结果充分证明石墨烯材料在2. 0μm 波段具有可饱和吸收特性，为石墨烯可饱和吸收体成为很有潜力的激光被动锁模、被动调Q 器件奠定了基础。

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