[發明專利]基于硫化鉛量子點薄膜的光纖脈沖激光器及其制作方法

在審

• 申請號: 201810767924.2
• 申請日: 2018-07-13
• 公開（公告）號: CN109119876A
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 孫曉嵐;牟成博;趙巍
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H01S3/098
• 分類號: H01S3/098;H01S3/067
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

本發明涉及一種基于硫化鉛量子點薄膜的光纖脈沖激光器及其制作方法。激光器由一個泵浦光源、一個波分復用器、一段摻鉺光纖、一個光纖耦合器、一個硫化鉛量子點薄膜可飽和吸收體、一個偏振控制器和一個隔離器以及單模光纖構成。本發明光纖脈沖激光器具有工作穩定性能高、插入損耗低、輸出激光質量高的特點；其中的飽和吸收體器件在激光諧振腔內具有熱損傷閾值高、輸出脈沖穩定、信噪比高等特點，并由于量子點尺寸效應以及制備方法成熟的原因，可根據硫化鉛量子點摻雜濃度、旋涂儀轉速等參數調控來控制薄膜參數，使得硫化鉛量子點工作波長易于被調控，因此未來可用于多波段的高質量的脈沖激光輸出。

技術領域

本發明涉及一種基于硫化鉛量子點薄膜的光纖脈沖激光器及其制作方法，屬于非線性光學及超快脈沖激光領域。

背景技術

作為光通信領域的新興技術，光纖激光器具有輸出功率高、穩定性好、波長可調諧、結構簡單等優勢。脈沖激光具有一定的重復頻率、高能量和峰值功率，從而被廣泛應用在軍事、醫療、傳感和材料加工等各個領域。

實現脈沖激光一般有調Q和鎖模兩種方式。調Q技術又稱Q開關技術，是通過對諧振腔損耗的調控來改善激光脈沖的功率時間特性，從而得到脈沖，一般在納秒或微秒量級。鎖模技術是對激光器諧振腔中的光束進行調制使得縱模具有固定相位關系從而相干疊加得到超短脈沖。相比調Q技術，鎖模技術得到的脈沖脈寬更短，脈沖能量更高。目前產生調Q和鎖模激光器一般采用主動方式和被動方式，主動方式通常要在激光器中接入周期性的外部調制器件，不利于激光器的全光纖結構和高度集成，因此目前被動方式成為了研究的熱點。

可飽和吸收體鎖模是目前應用廣泛且有效的一種被動鎖模方式，可飽和吸收體是一種對激光工作波長吸收能力隨入射光功率增大而減小的非線性器件。目前常用的可飽和吸收體主要包括半導體飽和吸收鏡、碳納米管、石墨烯、二硫化鉬或黑磷等材料，但他們在某些方面，諸如工作波長的范圍，調制深度，穩定性等等卻存在不足。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明的目的是提供一種基于硫化鉛量子點薄膜的光纖脈沖激光器及其制作方法。本發明光纖脈沖激光器具有工作穩定性能高、插入損耗低、輸出激光質量高的特點；其中的飽和吸收體器件在激光諧振腔內具有熱損傷閾值高、輸出脈沖穩定、信噪比高等特點，并由于量子點尺寸效應以及制備方法成熟的原因，可根據硫化鉛量子點摻雜濃度、旋涂儀轉速等參數調控來控制薄膜參數，使得硫化鉛量子點工作波長易于被調控，因此未來可用于多波段的高質量的脈沖激光輸出。

為了達到上述目的，本發明的構思是：

本發明提出一種基于硫化鉛量子點薄膜的光纖脈沖激光器，通過有機金屬法合成方法得到的硫化鉛量子點單分散性高，具有一致的吸收峰和高的三階非線性系數。結合聚合物得到量子點聚合物溶液，通過旋涂法得到復合薄膜均勻性好，重復性高，并將該薄膜置于激光器中光纖連接處，利用其可飽和吸收特性實現調Q脈沖和鎖模脈沖的輸出。

為達到上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種基于硫化鉛量子點薄膜的光纖脈沖激光器，由一個泵浦光源、一個波分復用器、一段摻鉺光纖、一個光纖耦合器、一個硫化鉛量子點薄膜可飽和吸收體、一個偏振控制器和一個隔離器以及單模光纖構成；所述泵浦光源與波分復用器的泵浦端連接將泵浦光注入，所述波分復用器的公共端與摻鉺光纖的一端連接，摻鉺光纖的另一端與光纖耦合器的輸入端連接，所述摻鉺光纖提供增益；所述光纖耦合器的一個輸出端輸出信號光，而另一個輸出端與硫化鉛量子點薄膜可飽和吸收體一端連接，硫化鉛量子點薄膜可飽和吸收體的另一端與偏振控制器連接；偏振控制器的另一端與隔離器連接，隔離器的另一端與波分復用器的信號端相連，各部分由單模光纖相連構成環形腔。

所述波分復用器為1550nm/980nm波分復用器。

所述光纖耦合器耦合比為10:90，光纖耦合器的10%輸出端輸出信號光，而90%輸出端與硫化鉛量子點薄膜可飽和吸收體一端連接。