基于少数层石墨烯可饱和吸收的锁模光纤激光器

冯德军; 黄文育; 姜守振; 季伟; 贾东方

doi:10.7498/aps.62.054202

摘要

本文利用化学气相沉积法高温分解甲烷在铜箔上制得单层石墨烯薄膜, 测量了石墨烯的拉曼光谱. 将石墨烯薄膜逐层转移到光纤跳线的氧化锆插芯端面上做成可饱和吸收材料, 实验研究了环形腔掺铒光纤脉冲激光器的输出特性, 获得了峰值波长为1560.1 nm, 3 dB带宽为0.27 nm, 重复频率为7.69 MHz, 脉冲宽度为58.8 ps 的锁模脉冲序列. 时间带宽积为1.98, 表明脉冲出现了啁啾. 最后, 通过改变两个光纤活动接头之间的空气腔的长度, 激光波长实现了4 nm的调谐.

关键词:

光纤激光器 /
石墨烯 /
锁模

Abstract

Single-layer graphene film is fabricated on the copper foil by using chemical vapor deposition method, and the corresponding Raman spectrum is measured. The graphene membrane is transferred to the facet of zirconium oxide of a fiber jumper. The mode-lock Er-doped fiber laser with few-layer graphene membrane as saturable absorber is experimentally studied, which has a ring structure and uses a 10% portion of a fiber coupler as the laser output. The laser generates a pulse train at a 7.69 MHz repetition rate, with a full width at half maximum of 58.8 ps. The corresponding time-bandwidth product is 1.98, indicating that the pulses are chirped. The peak wavelength and 3 dB bandwidth of the laser are 1560.1 nm and 0.27 nm respectively. Through changing the air gap between two the fiber ends, 4 nm wavelength tuning is observed.

Keywords:

fiber laser /
graphene /
mode locking

作者及机构信息

1.
山东大学信息科学与工程学院, 济南 250100;

2.
山东师范大学物理与电子科学学院, 济南 250014;

3.
天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072

基金项目: 山东省自然科学基金 (批准号: ZR2011FM013)、山东大学自主创新基金 (批准号: 2010TS014) 和光电信息技术教育重点实验室 (天津大学) 开放基金资助的课题.

Authors and contacts

1.
School of Information Science and Engineering, Shan Dong University, Jinan 250100, China;

2.
College of Physics and Electronics, Shandong Normal University, Jinan 250014, China;

3.
College of Precision Instrument and Optoelectronics Engineering, Tianjin Uniuersity, Tianjin 300072, China

Funds: Project supported by the Natural Science Foundation of Shandong Province, China (Grant No. ZR2011FM013), the Independent Innovation Foundation of Shandong University, China (Grant No. 2010TS014), and the Key laboratory of Opto-electronic Information Technology, Ministry of Education (Tianjin University).

参考文献

[1]	Song C X, Xu W C, Luo Z C, Chen W C, Gao Y X, Liu S H 2009 Acta Opt. Sin. 29 1292 (in Chinese) [宋创兴徐文成, 罗智超, 陈伟成, 高玉欣, 刘颂豪 2009 光学学报 29 1292]
[2]	Tian Z, Liu S L, Zhang B Y, Zheng H J, Sun Y X, Yan X L 2011 Chin. J. Lasers 38 199 (in Chinese) [田振, 刘山亮, 张丙元, 郑宏军, 孙彦星, 闫循领 2011 中国激光 38 199]
[3]	Zhang H, Bao Q L, Tang D Y, Zhao L M, Knize R T, Loh K P 2010 Appl. Phys. Lett. 95 141103
[4]	Zhang H, Tang D Y, Knize R T, Zhao L M, Bao Q L, Loh K P 2010 Appl. Phys. Lett. 96 111112
[5]	Gan Y, Xiang W H, Zhou X F, Zhang G Z, Zhang J, Wang Z G 2006 Chin. J. Lasers 33 1021 (in Chinese) [甘雨, 向望华, 周晓芳, 张贵忠, 张喆, 王志刚 2006 中国激光 33 1021]
[6]	Sun Z P, Popa D, Hasan T, Torrisi F, Wang F Q, Kelleher E J R, Travers K J C, Ferrari A C 2010 Nano. Res. 3 653
[7]	Bao Q L, Zhang H, Wang Y, Ni Z H, Yan Y L, Shen Z X, Loh K P, Tang D Y 2009 Adv. Funct. Mater. 19 3077
[8]	Wang W R, Zhou Y X, Li T, Wang Y L, Xie X M 2012 Acta Pyhs. Sin. 61 038702 (in Chinese) [王文荣, 周玉修, 李铁, 王跃林, 谢晓明 2012 61 038702]
[9]	Ren W C, Gao L B, Ma L P, Cheng H M 2011 New C. Mater. 26 71 (in Chinese) [任文才, 高力波, 马来鹏, 成会明 2011 新型碳材料 26 71]
[10]	Wang L, Tian L H, Wang G D, Gao F M, Zhen J J, Yang W Y 2011 Inorg. J. Mater. 26 1009 (in Chinese) [王霖, 田林海, 魏国栋, 高凤梅, 郑金桔, 杨为佑 2011 无机材料学报 26 1009]
[11]	He J L, Hao X P, Xu J L, Li X L, Yang Y 2011 Acta Opt. Sin. 31 0900138 (in Chinese) [何京良, 郝霄鹏, 徐金龙, 李先磊, 杨英 2011 光学学报 31 0900138]
[12]	Set S Y, Yaguchi H, Tanaka Y, Jablonski M 2004 IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron 10 137
[13]	Sun Z, Rozhin A G, Wang F, Hasan T, Popa D O, Neill W, Ferrari A C 2009 Appl. Phys. Lett. 95 253102
[14]	Song Y W, Jang S Y, Han W S, Bae M K 2010 Appl. Phys. Lett. 96 051122

施引文献

[1]	Song C X, Xu W C, Luo Z C, Chen W C, Gao Y X, Liu S H 2009 Acta Opt. Sin. 29 1292 (in Chinese) [宋创兴徐文成, 罗智超, 陈伟成, 高玉欣, 刘颂豪 2009 光学学报 29 1292]
[2]	Tian Z, Liu S L, Zhang B Y, Zheng H J, Sun Y X, Yan X L 2011 Chin. J. Lasers 38 199 (in Chinese) [田振, 刘山亮, 张丙元, 郑宏军, 孙彦星, 闫循领 2011 中国激光 38 199]
[3]	Zhang H, Bao Q L, Tang D Y, Zhao L M, Knize R T, Loh K P 2010 Appl. Phys. Lett. 95 141103
[4]	Zhang H, Tang D Y, Knize R T, Zhao L M, Bao Q L, Loh K P 2010 Appl. Phys. Lett. 96 111112
[5]	Gan Y, Xiang W H, Zhou X F, Zhang G Z, Zhang J, Wang Z G 2006 Chin. J. Lasers 33 1021 (in Chinese) [甘雨, 向望华, 周晓芳, 张贵忠, 张喆, 王志刚 2006 中国激光 33 1021]
[6]	Sun Z P, Popa D, Hasan T, Torrisi F, Wang F Q, Kelleher E J R, Travers K J C, Ferrari A C 2010 Nano. Res. 3 653
[7]	Bao Q L, Zhang H, Wang Y, Ni Z H, Yan Y L, Shen Z X, Loh K P, Tang D Y 2009 Adv. Funct. Mater. 19 3077
[8]	Wang W R, Zhou Y X, Li T, Wang Y L, Xie X M 2012 Acta Pyhs. Sin. 61 038702 (in Chinese) [王文荣, 周玉修, 李铁, 王跃林, 谢晓明 2012 61 038702]
[9]	Ren W C, Gao L B, Ma L P, Cheng H M 2011 New C. Mater. 26 71 (in Chinese) [任文才, 高力波, 马来鹏, 成会明 2011 新型碳材料 26 71]
[10]	Wang L, Tian L H, Wang G D, Gao F M, Zhen J J, Yang W Y 2011 Inorg. J. Mater. 26 1009 (in Chinese) [王霖, 田林海, 魏国栋, 高凤梅, 郑金桔, 杨为佑 2011 无机材料学报 26 1009]
[11]	He J L, Hao X P, Xu J L, Li X L, Yang Y 2011 Acta Opt. Sin. 31 0900138 (in Chinese) [何京良, 郝霄鹏, 徐金龙, 李先磊, 杨英 2011 光学学报 31 0900138]
[12]	Set S Y, Yaguchi H, Tanaka Y, Jablonski M 2004 IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron 10 137
[13]	Sun Z, Rozhin A G, Wang F, Hasan T, Popa D O, Neill W, Ferrari A C 2009 Appl. Phys. Lett. 95 253102
[14]	Song Y W, Jang S Y, Han W S, Bae M K 2010 Appl. Phys. Lett. 96 051122

[1]	贺亮, 彭雪芳, 沈小雨, 朱仁江, 王涛, 蒋丽丹, 佟存柱, 宋晏蓉, 张鹏. 低重复频率被动锁模半导体碟片激光器. , 2024, 73(12): 124205. doi: 10.7498/aps.73.20240441
[2]	杨亚涛, 邹媛, 曾琼, 宋宇锋, 王可, 王振洪. 多孤子和类噪声脉冲共存的锁模光纤激光器. , 2022, 71(13): 134205. doi: 10.7498/aps.71.20220250
[3]	戴川生, 董志鹏, 林加强, 姚培军, 许立新, 顾春. 基于纯水可饱和吸收体的1.9 μm波段被动调Q和锁模掺铥光纤激光器. , 2022, 71(17): 174202. doi: 10.7498/aps.71.20212125
[4]	周峰, 蔡宇, 邹德峰, 胡丁桐, 张亚静, 宋有建, 胡明列. 钛宝石飞秒激光器中孤子分子的内部动态探测. , 2020, 69(8): 084202. doi: 10.7498/aps.69.20191989
[5]	俞强, 郭琨, 陈捷, 王涛, 汪进, 史鑫尧, 吴坚, 张凯, 周朴. MnPS₃可饱和吸收体被动锁模掺铒光纤激光器双波长激光. , 2020, 69(18): 184208. doi: 10.7498/aps.69.20200342
[6]	彭万敬, 刘鹏. 基于偏振依赖多模-单模-多模光纤滤波器的波长间隔可调谐双波长掺铒光纤激光器. , 2019, 68(15): 154202. doi: 10.7498/aps.68.20190297
[7]	马金栋, 吴浩煜, 路桥, 马挺, 时雷, 孙青, 毛庆和. 基于飞秒锁模光纤激光脉冲基频光的差频产生红外光梳. , 2018, 67(9): 094207. doi: 10.7498/aps.67.20172503
[8]	王小发, 张俊红, 高子叶, 夏光琼, 吴正茂. 基于石墨烯可饱和吸收体的纳秒锁模掺铥光纤激光器. , 2017, 66(11): 114209. doi: 10.7498/aps.66.114209
[9]	窦志远, 田金荣, 李克轩, 于振华, 胡梦婷, 霍明超, 宋晏蓉. 高重复频率全光纤被动锁模掺铒光纤激光器. , 2015, 64(6): 064206. doi: 10.7498/aps.64.064206
[10]	傅宽, 徐中巍, 李海清, 彭景刚, 戴能利, 李进延. 石墨烯被动锁模全正色散掺镱光纤激光器中的暗脉冲及其谐波. , 2015, 64(19): 194205. doi: 10.7498/aps.64.194205
[11]	熊水东, 徐攀, 马明祥, 胡正良, 胡永明. 掺铒光纤环形激光器中饱和吸收光栅瞬态特性引发跳模的实验研究. , 2014, 63(13): 134206. doi: 10.7498/aps.63.134206
[12]	谢辰, 胡明列, 张大鹏, 柴路, 王清月. 基于多通单元的高能量耗散孤子锁模光纤振荡器. , 2013, 62(5): 054203. doi: 10.7498/aps.62.054203
[13]	张大鹏, 胡明列, 谢辰, 柴路, 王清月. 基于非线性偏振旋转锁模的高功率光子晶体光纤飞秒激光振荡器. , 2012, 61(4): 044206. doi: 10.7498/aps.61.044206
[14]	韩旭, 冯国英, 武传龙, 姜东升, 周寿桓. 掺镱光纤激光器自脉冲与自脉冲内的自锁模研究. , 2012, 61(11): 114204. doi: 10.7498/aps.61.114204
[15]	方晓惠, 胡明列, 宋有建, 谢辰, 柴路, 王清月. 多芯光子晶体光纤锁模激光器. , 2011, 60(6): 064208. doi: 10.7498/aps.60.064208
[16]	宋有建, 胡明列, 谢辰, 柴路, 王清月. 输出近百纳焦耳脉冲能量的光子晶体光纤锁模激光器. , 2010, 59(10): 7105-7110. doi: 10.7498/aps.59.7105
[17]	张鑫, 胡明列, 宋有健, 柴路, 王清月. 大模场面积光子晶体光纤耗散孤子锁模激光器. , 2010, 59(3): 1863-1869. doi: 10.7498/aps.59.1863
[18]	张驰, 胡明列, 宋有建, 张鑫, 柴路, 王清月. 自由耦合输出的大模场面积光子晶体光纤锁模激光器. , 2009, 58(11): 7727-7734. doi: 10.7498/aps.58.7727
[19]	宋有建, 胡明列, 刘博文, 柴路, 王清月. 高能量掺Yb偏振型大模场面积光子晶体光纤孤子锁模飞秒激光器. , 2008, 57(10): 6425-6429. doi: 10.7498/aps.57.6425
[20]	宋有建, 胡明列, 刘庆文, 李进延, 陈伟, 柴路, 王清月. 掺Yb3+双包层大模场面积光纤锁模激光器. , 2008, 57(8): 5045-5048. doi: 10.7498/aps.57.5045

计量

文章访问数: 7707
PDF下载量: 1523
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板