基于石墨烯可饱和吸收体的锁模光纤激光器

石墨烯是一种新兴的仅有单原子层的二维结构材料，具有优异的电、光、热和机械性能，在凝聚态物理、材料科学、化学、纳米科学和超快光学等领域是国际上竞相研究的热点。石墨烯作为可饱和吸收体表现出优越的激光锁模性能，与传统的半导体可饱和吸收镜和近来研究较多的单壁碳纳米管相比，它具有调制深度更大、可承受的光功率更高、无波长选择性、饱和强度低等一系列突出的优点。在目前国际上仅实现石墨烯锁模的掺铒光纤激光器的背景下，本课题提出利用石墨烯可饱和吸收效应实现全正色散掺镱锁模光纤激光器。拟利用光诱导法将石墨烯沉积到光纤端面，获得调制深度大、非饱和损耗低的石墨烯可饱和吸收体；研究石墨烯可饱和吸收体的频率响应特性和在高功率激光运转下的稳定性能；结合数值模拟深入研究基于石墨烯可饱和吸收体的全正色散光纤激光器的锁模机理；实现输出单脉冲能量不少于5 nJ，平均功率不少于50 mW，经腔外压缩后输出脉冲脉宽为亚皮秒量级。

石墨烯是一种新兴的仅有单原子层的二维结构材料，具有优异的电、光、热和机械性能，在凝聚态物理、材料科学、化学、纳米科学和超快光学等领域是国际上竞相研究的热点。石墨烯作为饱和吸收体表现出优越的激光锁模性能，与传统的半导体可饱和吸收镜和近来研究较多的单壁碳纳米管相比，它具有调制深度大、可承受的光功率高、无波长选择性等一系列突出的优点。本课题研究基于石墨烯饱和吸收体的锁模光纤激光器，主要工作包括：1、利用自组织还原氧化石墨烯薄膜、光诱导法、化学气相沉积法等三种方法制备出与光纤兼容的石墨烯饱和吸收体，理论和实验研究了基于石墨烯锁模的掺铒光纤孤子激光器及谐波锁模、束缚态等多脉冲现象；2、实验研究了石墨烯的宽带饱和吸收性能，实现了2 微米的铥钬共掺光纤锁模激光器，并研究了石墨烯的抗光损伤特性，表明石墨烯相比单壁碳纳米管具有更高的光损伤阈值；3、数值研究了全正色散光纤激光器的锁模机制，并实验研究了全正色散光纤激光器的脉冲凝相态、孤子雨等耗散孤子现象。研究工作加深了对石墨烯饱和吸收性能和激光器运转特性的认识和理解，发展了多种不同增益介质的锁模光纤激光器，为脉冲激光器的应用提供了有力的支持。