覆石墨烯錐形光纖的可飽和吸收特性及應(yīng)用研究.pdf

1、被動鎖模是實現(xiàn)超短脈沖輸出的主要方法，在通信，材料加工，生物探測，制藥等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。石墨烯作為一種新型的可飽和吸收體，因其出色的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)越來越受到人們普遍的關(guān)注，尤其最近幾年以來基于石墨烯可飽和吸收體的激光器以及光調(diào)制器有了長足的發(fā)展，極大地推動了脈沖激光器以及光調(diào)制器的發(fā)展。構(gòu)建石墨烯可飽和吸收體的方法有多種，本文主要通過在錐形光纖上覆蓋石墨烯的方法來構(gòu)建可飽和吸收體，并且對此可飽和吸收體進(jìn)行了初步的理論研究和深入的實驗

2、研究。
　　首先，我們對此可飽和吸收體的偏振相關(guān)特性進(jìn)行了初步的理論研究。構(gòu)建了覆石墨烯錐形光纖可飽和吸收體的數(shù)值模型，通過對其數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)此種方法構(gòu)建的可飽和吸收體具有較強的偏振相關(guān)特性，光在傳播過程中，具有TE模式的光具有較小的損耗，而TM模式的光具有較大的損耗。為了更好地了解此偏振相關(guān)特性，我們通過使不同偏振方向的光入射到此偏振相關(guān)可飽和吸收體中，分別得到了不同的損耗值，這從另一方面印證了此飽和吸收體的偏振相關(guān)特性。

3、>　　我們將此偏振相關(guān)特性應(yīng)用于鎖模光纖激光器中。通過此種可飽和吸收體，我們首先實現(xiàn)了一個輸出狀態(tài)主動可調(diào)的全光纖激光器。通過調(diào)節(jié)諧振腔內(nèi)光的偏振狀態(tài)，我們在同一激光器中分別得到了連續(xù)光輸出，調(diào)Q脈沖光輸出，鎖模脈沖光輸出以及調(diào)Q鎖模脈沖光輸出。我們又根據(jù)其偏振相關(guān)特性，成功實現(xiàn)了一個輸出脈沖寬度可調(diào)的全光纖鎖模光纖激光器，通過調(diào)節(jié)諧振腔內(nèi)光的偏振狀態(tài)可以調(diào)節(jié)輸出脈沖的脈沖寬度，我們得到的脈沖調(diào)節(jié)變化范圍為100fs。
　　其次是

4、我們采用交叉吸收體制，實現(xiàn)了覆石墨烯錐形光纖可飽和吸收體的調(diào)制深度可調(diào)。我們采用雙能級模型同樣對此進(jìn)行了初步的理論研究和深入的實驗研究。通過理論研究我們發(fā)現(xiàn)，在一定調(diào)制光的作用下，石墨烯對信號光的吸收將會減少，這就意味著信號光損耗的降低，隨著調(diào)制光的加強，信號光的損耗也會越來越低。除此之外，石墨烯的非線性效應(yīng)變化顯著，通過理論研究發(fā)現(xiàn)，隨著泵浦光強的增大，石墨烯可飽和吸收體的調(diào)制深度將會降低。
　　我們通過實驗對此理論進(jìn)行了進(jìn)一步

5、的證明。通過測量在不同調(diào)制功率下可飽和吸收體對信號光的吸收，得到了可飽和吸收體在小信號光調(diào)制下線性及非線性特性。為此我們引入了交叉損耗調(diào)制效應(yīng)。通過實驗我們發(fā)現(xiàn)，隨著調(diào)制光強的增加，石墨烯對信號光的吸收不斷降低，其調(diào)制深度也不短降低。
　　根據(jù)交叉吸收調(diào)制效應(yīng)，我們成功實現(xiàn)了一個調(diào)制深度為13dB，響應(yīng)速度為1MHz，超帶寬的全光調(diào)制器。除此之外，我們還構(gòu)建了一臺脈沖可調(diào)的全光纖鎖模光纖激光器，在較低的功率下，我們得到了脈沖變化為