[發明專利]一種基于二維材料光纖飽和吸收體的全光纖鎖模激光器及制備方法

在審

• 申請號: 202010300611.3
• 申請日: 2020-04-16
• 公開（公告）號: CN113540941A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 劉開輝;于文韜;左勇剛;劉燦
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/07;H01S3/11
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 王欣

1.一種基于二維材料光纖的飽和吸收體的全光纖鎖模激光器，其特征在于，所述激光器包括：泵浦光源、波分復用器、單模光纖、增益光纖、色散補償光纖、偏振無關光隔離器、輸出耦合器、基于二維材料光纖的飽和吸收體、偏振控制器；泵浦光源產生的泵浦光通過波分復用器耦合進入光纖激光器腔內，并依次經過單模光纖、增益光纖、色散補償光纖和偏振無關光隔離器保證光的單向傳輸，再通過輸出耦合器、基于二維材料光纖的飽和吸收體和偏振控制器后再次進入波分復用器由波分復用器完成光纖環路，脈沖激光由輸出耦合器實現輸出；

其中，所述基于二維材料光纖的飽和吸收體包括通過直接生長的方法覆蓋在光纖的至少部分表面上的二維材料薄膜。

2.一種基于二維材料光纖的飽和吸收體的全光纖鎖模激光器，其特征在于，所述激光器包括：泵浦光源、波分復用器、單模光纖、增益光纖、色散補償光纖、基于二維材料光纖的飽和吸收體、偏振控制器、光纖端面部分反射鏡、光纖端面全反射鏡；泵浦光源產生的泵浦光通過波分復用器耦合進入光纖激光器腔內，并依次經過單模光纖、增益光纖、色散補償光纖、基于二維材料光纖的飽和吸收體和偏振控制器后由光纖端面部分反射鏡部分反射，所述部分反射的光依次經過偏振控制器、基于二維材料光纖的飽和吸收體、色散補償光纖、增益光纖、單模光纖、波分復用器直到被光纖端面全反射鏡全部反射從而完成腔內循環，脈沖激光由光纖端面部分反射鏡實現輸出；

其中，所述基于二維材料光纖的飽和吸收體包括通過直接生長的方法覆蓋在光纖的至少部分表面上的二維材料薄膜。

3.根據權利要求1或2所述的激光器，其特征在于，所述激光器的激光器腔包括但不限于光纖環形腔、光纖線性腔或8字型腔；

優選的是，泵浦方向包括正向泵浦、反向泵浦和雙向泵浦。

4.根據權利要求1或2所述的激光器，其特征在于，所述的基于二維材料光纖的飽和吸收體的光纖類型包括但不限于空心光子晶體光纖或實心光子晶體光纖；

優選的是，所述二維材料包括但不限于石墨烯、過渡金屬硫族化合物、過渡金屬碳化物、過渡金屬氮化物、黑磷或二維半導體材料；

所述直接生長的方法包括但不限于化學氣相沉積、化學氣相傳輸或物理氣相沉積。

5.根據權利要求1或2所述的激光器，其特征在于，所述二維材料包括6-8層的二硫化鉬；

優選的是，所述基于二維材料光纖的飽和吸收體的飽和吸收調制深度為10%，飽和功率密度為1兆瓦/平方厘米。

6.根據權利要求1或2所述的激光器，其特征在于，所述激光器的輸出光譜中心為1560納米，半高全寬為19納米，自相關曲線半高全寬為720飛秒，使用高斯曲線擬合后得到輸出超快脈沖脈寬為500飛秒。

7.一種基于二維材料光纖飽和吸收體的全光纖鎖模激光器的制備方法，包括以下步驟：

1）利用直接生長的方法制備基于二維材料光纖的飽和吸收體；

2）根據光路圖搭建全光纖鎖模激光器腔，并將二維材料光纖的飽和吸收體連接到預留位置；所述激光器至少包括：泵浦光源、波分復用器、單模光纖、增益光纖、色散補償光纖和偏振控制器；

3）確定增益光纖長度后，通過調節單模光纖和色散補償光纖的長度保證光纖腔內總二階色散接為零；

4）觀察激光輸出的光譜和示波器圖像，逐步增加泵浦光源的功率，并且調節偏振控制器，實現輸出光譜寬度最寬且穩定，示波器顯示脈沖輸出序列；

5）進一步優化單模光纖和色散補償光纖的長度以調整腔內二階色散，測試輸出脈沖激光的自相關曲線保證脈沖持續時間最短；

其中，所述基于二維材料光纖的飽和吸收體包括通過直接生長的方法覆蓋在光纖的至少部分表面上的二維材料薄膜。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述激光器的激光器腔包括但不限于光纖環形腔、光纖線性腔或8字型腔；

優選的是，泵浦方向包括正向泵浦、反向泵浦和雙向泵浦。