[發明專利]基于非線性光學材料二硫化鉬的被動調Q光纖激光器

在審

• 申請號: 201410285835.6
• 申請日: 2014-06-24
• 公開（公告）號: CN104064951A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 王璞;任軍;張懷金;于浩海;王樹賢;陳延學;梅良模
• 申請（專利權）人: 北京工業大學;山東大學
• 主分類號: H01S3/115
• 分類號: H01S3/115
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

技術領域

本發明涉及一種二硫化鉬被動調Q光纖激光器，屬于激光技術及其非線性光學領域。

背景技術

類石墨烯二硫化鉬是由六方晶系的單層或多層二硫化鉬組成的具有“三明治夾心”層狀結構的化合物。作為一類重要的二維層狀納米材料，二硫化鉬在催化、能量存儲、復合材料、場效應晶體管、傳感器、光電器件等領域應用廣泛。與具有二維層狀結構的石墨烯不同，二硫化鉬具有特殊的能帶結構。它的布里淵區的能帶是一個平面，面上的每一個點與布里淵區中心的連線都構成一波數矢量，而且每一個波數矢量都有與之相對應的能級。相比于石墨烯的零能帶隙，二硫化鉬存在1.29～1.90eV的能帶隙。其中二硫化鉬晶體的能帶隙為Eg＝1.29eV，電子躍遷方式為非豎直躍遷；當層數降低時，由于量子限域效應，能隙不斷擴大，單層二硫化鉬的能帶隙達到了1.90eV，同時電子的躍遷方式變為豎直躍遷。由于二硫化鉬存在可調控的能帶隙而在光電器件領域擁有更光明的前景。一般的化學、物理法難以制備出具有層狀結構的二硫化鉬，采用脈沖激光濺射方法制備，層數均勻、穩定性高、響應光譜范圍寬，有望成為新一代非線性光學可飽和吸收體可飽和吸收體。

發明內容

本發明提出了一種基于非線性光學材料二硫化鉬的被動調Q光纖激光器，其利用二硫化鉬的非線性可飽和吸收特性實現高脈沖能量、納秒量級脈沖激光輸出。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。

一種基于非線性光學材料二硫化鉬的被動調Q光纖激光器，其特征在于：采用線形腔結構，泵浦源通過波分復用器的泵浦輸入端將泵浦光耦合注入稀土摻雜的增益光纖中；摻雜光纖的另一端連接光纖耦合器，光纖耦合器的一端作為脈沖激光輸出端，另一端與二硫化鉬可飽和吸收體連接。波分復用器的另一端連接高反射率(>99％)的光纖光柵，與二硫化鉬可飽和吸收體共同構成激光器的線形諧振腔。二硫化鉬可飽和吸收體作為激光器中的被動調Q器件，采用脈沖激光濺射法制備，沉積到寬帶高反射鏡上，采用反射式結構。

一種基于非線性光學材料二硫化鉬的被動調Q光纖激光器，其特征在于：采用線形腔結構，泵浦源與波分復用器的泵浦輸入端連接，將泵浦光注入到稀土摻雜的增益光纖中；增益光纖的另一端與二硫化鉬可飽和吸收體相連，對腔內激光進行調制，產生脈沖激光；低反射率(30～90％)的光纖光柵的作為脈沖激光輸出端；波分復用器的另一端連接高反射率(>99％)的光纖光柵，與低反射率光纖光柵構成諧振腔的腔鏡形成腔內激光振蕩。所述的二硫化鉬可飽和吸收體是采用脈沖激光濺射法制備，將二硫化鉬材料附著于一段拉錐處理后的光纖倏逝場側面，并耦合接入諧振腔內形成。

一種基于非線性光學材料二硫化鉬的被動調Q光纖激光器，其特征在于：采用環形腔結構，泵浦源連接波分復用器的泵浦輸入端，將泵浦光注入到稀土摻雜的增益光纖中；增益光纖后依次連接隔離器與光纖耦合器；光纖耦合器有兩個端口，一路直接作為激光輸出端，另一端將光束耦合至準直—聚焦系統中，并將二硫化鉬可飽和吸收體置于聚焦后的光斑處；為降低重頻，接入一段單模光纖；單模光纖的另一端與波分復用器的第三端口相連構成環形諧振腔。所述的二硫化鉬可飽和吸收體采用脈沖激光濺射法制備，將二硫化鉬材料均勻地沉積到二氧化硅襯底上，由于襯底具有一定的透射率，可采用透射式結構進行被動調Q。

一種基于非線性光學材料二硫化鉬的被動調Q全光纖激光器，其特征在于：泵浦源連接波分復用器的泵浦輸入端；波分復用器的公共端與稀土摻雜的增益光纖相連；增益光纖的另一端口直接與沉積有二硫化鉬材料的寬帶全反射金鏡耦合；調Q脈沖激光從具有一定透射率的光纖光柵輸出。

一種基于非線性光學材料二硫化鉬的被動調Q光纖激光器，其特征在于：采用環形腔結構，泵浦源連接波分復用器的泵浦輸入端，將泵浦光注入到稀土摻雜的增益光纖中；增益光纖后依次連接隔離器與光纖耦合器；光纖耦合器有兩個端口，一端直接作為激光輸出端，另一端與光纖錐區內沉積有二硫化鉬的可飽和吸收體直接相連；后連接一段單模光纖提高單脈沖能量，并與波分復用器的第三端口連接構成環形腔結構。