[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于黑砷磷的脈沖激光調(diào)制組件及脈沖光纖激光器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910049211.7
• 申請(qǐng)日: 2019-01-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109687280B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳堅(jiān);汪進(jìn);王濤;來(lái)文昌;常洪祥;馬閻星;馬鵬飛;粟榮濤;姜曼;周樸;姜宗福
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01S3/11
• 分類(lèi)號(hào): H01S3/11;H01S3/10
• 代理公司: 43225 長(zhǎng)沙國(guó)科天河知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 邱軼

本發(fā)明提供一種基于黑砷磷的脈沖激光調(diào)制組件及脈沖光纖激光器，包括偏振控制器與可飽和吸收體裝置，可飽和吸收體裝置包括及設(shè)在殼體上的輸入光纖與輸出光纖，所述輸入光纖與偏振控制器的輸出端相連；所述輸入光纖與輸出光纖在殼體內(nèi)通過(guò)可飽和吸收體相連，所述可飽和吸收組件上設(shè)有可飽和吸收體，所述可飽和吸收體由黑砷磷二維材料制成。通過(guò)采用黑砷磷作為可飽和吸收體，既能降低脈沖調(diào)制器件成本，也能通過(guò)采用不同砷磷濃度比的黑砷磷來(lái)調(diào)控價(jià)帶與導(dǎo)帶之間的間隙，其電子行為類(lèi)似于半導(dǎo)體，具有獨(dú)有的電子和光學(xué)性質(zhì)。本發(fā)明應(yīng)用于脈沖光纖激光器領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及脈沖光纖激光器，尤其涉及一種基于黑砷磷的脈沖激光調(diào)制組件及脈沖光纖激光器。

背景技術(shù)

自從1961年，美國(guó)光學(xué)公司的Snitzer首次提出將光纖結(jié)構(gòu)應(yīng)用于激光器與放大器，并與Koester進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，用纖芯300μm、長(zhǎng)度1m的摻Nd增益光纖在1060nm波長(zhǎng)附近獲得了高達(dá)47dB的放大。這是世界上首例關(guān)于光纖激光器的報(bào)道。

和傳統(tǒng)的固定激光器不同，以摻稀土元素光纖為增益介質(zhì)的光纖激光器，其增益性質(zhì)優(yōu)良且閾值低、轉(zhuǎn)換效率高。并且光纖的散熱效果較好，其波導(dǎo)特性使輸出的光束具有優(yōu)異的空間分布質(zhì)量。憑借著體積小、集成度高、結(jié)構(gòu)緊湊、成本低廉的優(yōu)勢(shì)，光纖激光器得到了研究人員的廣泛關(guān)注研究。

與固體激光器一樣，光纖激光器也可以產(chǎn)生脈沖。超短脈沖光纖激光器是激光器研究領(lǐng)域的一個(gè)重要組成部分，由于其具有極高的峰值功率、超短的持續(xù)時(shí)間、極寬的光譜等優(yōu)異的光學(xué)特性，在非線性光學(xué)，激光雷達(dá)，光學(xué)測(cè)量，光學(xué)微加工，光通訊，生物光學(xué)，生物醫(yī)學(xué)技術(shù)，國(guó)防軍事安全等領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用。

常見(jiàn)的獲得高峰值功率、高能量超短脈沖激光技術(shù)有調(diào)Q和鎖模技術(shù)。在主動(dòng)鎖模技術(shù)中，需要利用一個(gè)電光調(diào)制器或聲光調(diào)制器等鎖模調(diào)制器來(lái)控制相鄰縱模間相位差恒定，從而實(shí)現(xiàn)脈沖激光輸出。可飽和吸收體(saturable absorber，SA)是被動(dòng)調(diào)Q和被動(dòng)鎖模的重要器件，激光腔內(nèi)插入可飽和吸收體，利用可飽和吸收體本身飽和吸收調(diào)制特性來(lái)實(shí)現(xiàn)將連續(xù)激光變?yōu)槊}沖激光輸出。

可飽和吸收體是脈沖光纖激光器的重要核心關(guān)鍵器件，人們總是在不斷尋找性能優(yōu)異的可飽和吸收體。最初發(fā)展的被動(dòng)調(diào)Q和被動(dòng)鎖模激光器，研究人員采用的都是基于染料的可飽和吸收體。但染料有毒、壽命短，要經(jīng)常更換，限制了它的應(yīng)用。一個(gè)合適的可飽和吸收體對(duì)于材料的關(guān)鍵要求是響應(yīng)時(shí)間快，波長(zhǎng)范圍寬，非線性系數(shù)大，光損失閾值高，低成本，并且易于集成到激光器系統(tǒng)中。近年來(lái)，二維材料被作為可飽和吸收體廣泛應(yīng)用于光纖脈沖激光中。二維材料黑砷磷是可飽和吸收體的一種重要選擇。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中脈沖光纖激光器對(duì)可飽和吸收體需求，本發(fā)明的目的是采用黑砷磷作為可飽和吸收體，提供一種基于黑砷磷的脈沖激光調(diào)制組件及脈沖光纖激光器，通過(guò)采用不同砷磷濃度比的黑砷磷來(lái)調(diào)控價(jià)帶和導(dǎo)帶之間的間隙，實(shí)現(xiàn)具有特殊電子和光學(xué)性質(zhì)，符合脈沖光纖激光器需求。同時(shí)制備方法經(jīng)濟(jì)、高效，既能減少能量消耗，同時(shí)降低成本。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種基于黑砷磷的脈沖激光調(diào)制組件，其采用的技術(shù)方案是：

一種基于黑砷磷的脈沖激光調(diào)制組件，其特征在于，包括偏振控制器與可飽和吸收體裝置；

所述可飽和吸收體裝置包括殼體以及設(shè)在殼體上的輸入光纖與輸出光纖，所述輸入光纖與偏振控制器的輸出端相連；

所述輸入光纖與輸出光纖在殼體內(nèi)通過(guò)可飽和吸收組件相連，所述可飽和吸收組件上設(shè)有可飽和吸收體，所述可飽和吸收體由黑砷磷制成。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述可飽和吸收組件包括位于殼體內(nèi)的第一連接光纖與第二連接光纖，所述可飽和吸收體為夾持在第一連接光纖的尾端與第二連接光纖的首端之間的黑砷磷薄膜，所述第一連接光纖的首端與輸入光纖相接，所述第二連接光纖的尾端與輸出光纖相接。