石墨烯鎖模摻鉺光纖激光器的研究.pdf

1、光纖通信在最近幾十年快速發(fā)展，已經(jīng)深入日常生活的方方面面。而光纖通信的理想光源就是激光，同時光纖具有體積小、損耗低等優(yōu)點，所以關(guān)于光纖激光器方面的研究大量涌現(xiàn)，并且取得喜人的成果。但是隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，傳統(tǒng)的光纖激光器因其脈沖寬度的限制而不能攜帶更多的信息而逐漸不能滿足日益增長的社會需要。因此，超快激光器又成為研究的熱點，與此同時，石墨烯的出現(xiàn)為鎖模激光器提供了新型的飽和吸收材料，其飽和吸收特性可以進(jìn)行鎖模進(jìn)而使光脈沖壓窄，甚至可以

2、達(dá)到飛秒級。在此背景下，作者采用石墨烯作為可飽和吸收體，研究石墨烯鎖模光纖激光器的輸出特性以及模型仿真，具體做了如下工作：
　　在實驗方面，首先采用改進(jìn)脈沖激光沉積法將石墨烯轉(zhuǎn)移到光纖連接頭上。改進(jìn)脈沖激光沉積法是將光纖連接頭一端浸于石墨烯溶液中，光纖連接頭的另一端通過耦合器接到泵浦激光器上，保持功率恒定輸出數(shù)分鐘后，功率計的讀數(shù)突然有一個跳變，這時說明石墨烯已經(jīng)附著在光纖連接頭的端口處，沉積已經(jīng)完成。其次則是搭建了環(huán)形光纖激光器

3、，在環(huán)形腔內(nèi)引入石墨烯可飽和吸收體后，適當(dāng)調(diào)節(jié)偏振控制器，激光器就有穩(wěn)定光孤子脈沖輸出。輸出的脈沖寬度為皮秒級，脈沖間隔為520ns，重復(fù)頻率為1.92MHz，射頻譜的幅值為75dB，中心波長在1557.3nm，并且光譜兩翼位置出現(xiàn)Kelly邊帶，輸出功率為3.2mW。
　　在理論研究方面，則是應(yīng)用麥克斯韋方程組建立描述本實驗的方程，通過此方程來仿真石墨烯鎖模摻鉺光纖激光器的輸出特性。方程推導(dǎo)的主要步驟是，先將麥克斯韋方程組化簡為

4、波動方程，然后對波動方程做傅里葉變換，分離出與幅度相關(guān)的縱模信息，再將縱模按泰勒公式展開到二階，最后再做反傅里葉變換就可以得到所需的方程。在推導(dǎo)方程的過程中，我們采用的四個化簡條件使方程更簡潔、更容易求解。由此仿真得到了四個結(jié)論，這四個結(jié)論從時域和頻域兩方面驗證了實驗的輸出特性。
　　最后，在時域上對比實驗和仿真，證明了輸出的脈沖為孤子脈沖；在頻域上分析了Kelly邊帶產(chǎn)生的原因，并且將實驗輸出的光譜形狀與仿真得到光譜形狀進(jìn)行了對