论文部分内容阅读
超短脉冲激光具有峰值功率高、脉冲宽度窄、光谱宽等优点,在材料加工,光通信,生物医学等领域有重要的应用。实现超短脉冲激光的两种最主要方法为调Q与锁模。基于可饱和吸收体的被动调Q或锁模光纤激光器具有结构简单、紧凑和低成本等优点。半导体可饱和吸收镜(SESAMs)由于其制备工艺复杂、价格昂贵、工作带宽窄等不足限制了其广泛的应用。以石墨烯、过渡金属硫化物(TMDs)和黑磷(BP)为代表的二维材料,由于具有优异的光学与光电子学特性,可被作为可饱和体应用于调Q激光器中。二硒化铼(ReSe2)作为一种典型的TMDs,其层数调控的能带带隙范围为1.26 eV-1.32 eV,且具有各向异性的光学响应等独特的物理性质。本文基于功率扫描系统研究了ReSe2的非线性可饱和吸收特性,并成功搭建了以ReSe2为可饱和吸收体的掺镱和掺铒光纤激光器,实现了ReSe2在1μm和1.5μm处的稳定调Q脉冲输出。本论文主要的研究内容与创新点如下:通过机械剥离方法制备了ReSe2纳米片,并利用自主搭建的功率扫描系统测量了ReSe2在1064 nm处的可饱和吸收特性,其调制深度、饱和强度和非饱和损耗分别为28%,9.56 MW/cm2和64%。在实验中测量可得,ReSe2可饱和吸收器件的线性透过率在1054.23 nm处约为6.9%。将ReSe2可饱和吸收器件放入腔中,实现了调Q操作。当泵浦功率由50 mW增加到100 mW时,其重复频率由31.6 kHz连续增加到68.7 kHz,脉冲宽度由3.77μs减小到2.87μs,相应的单脉冲能量由49.72 nJ增加到81.62 nJ。据我们所知,这是基于ReSe2可饱和吸收体第一次在光纤激光器实现1μm被动调Q脉冲输出。实验上采取机械剥离的方法制备了基于ReSe2可饱和吸收器件,实现了稳定调Q输出。基于ReSe2可饱和吸收体的掺铒光纤激光器其中心波长为1532.94 nm,对应的3dB带宽为0.145 nm。当泵浦功率由160 mW变化到530 mW时,其重复频率从14.15kHz增加到70.45 kHz,脉冲宽度从11.2μs减小到1.77μs,相应的单脉冲能量由2nJ增加到5nJ。