《基於石墨烯飽和吸收被動鎖模超快動力學研究》是依託山東大學，由何京良擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於石墨烯飽和吸收被動鎖模超快動力學研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：何京良
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
石墨烯（graphene）是一種由單層碳原子緊密堆積成蜂窩狀晶格結構的二維新型單晶材料。由於其特殊的零帶隙能帶結構以及強激發下帶間載流子躍遷複合所產生強烈的泡利阻塞效應，石墨烯表現出不依賴於光學波長的非線性飽和吸收特性。本項目以石墨烯為對象，分析石墨烯非線性飽和吸收鎖模超快脈衝的生成、穩定及自啟動過程與巨觀參量特性之間的內在關係；開展石墨烯非線性飽和吸收被動鎖模動力學過程的理論研究；完成對超快脈衝有重要套用前景的石墨烯單晶薄膜材料的設計與製備；實現基於石墨烯飽和吸收被動鎖模1.0μm ~1.5μm的摻Yb和Yb:Er雙摻晶體全固態連續波超快雷射輸出。項目的研究不論在理論上還在實際套用中，對深入了解石墨烯這種複合功能晶體材料在光電子器件中套用有重要的套用價值和科學意義。
結題摘要
新型超快脈衝光源的探索仍然是當今科學技術中一個重要的研究領域。石墨烯作為飽和吸收調製元件，具有飽和強度低、恢復時間短、調製深度大和波長調諧範圍寬等優點，且製備成本很低，是一種在超快脈衝產生、光纖孤子通訊、光開關等諸多現代光子學領域中極有套用背景的多功能材料。本項目從理論上開展石墨烯非線性飽和吸收被動鎖模動力學研究，分析石墨烯非線性飽和吸收鎖模動力學過程的巨觀參量與微觀結構之間的內在關係；利用液相剝離方法成功製備出大尺寸石墨烯和氧化還原石墨烯（RGO）並設計成飽和吸收鏡，將其套用於全固態鎖模脈衝雷射器件中，成功的實現了基於石墨烯鎖模的超快脈衝輸出。分別獲得石墨烯高功率連續波鎖模Nd:GdVO4 1.065µm和1.341µm皮秒脈衝雷射輸出；在寬增益Yb:KGW晶體中實現功率為504 mW 脈寬為428 fs的1031.1 nm雷射運轉；利用RGO為飽和吸收鏡,實現了Yb:GGG被動鎖模643 fs雷射,功率高達800mW. 我們將石墨烯鎖模波段延伸到2 μm，研究了石墨烯被動開關短脈衝雷射特性，實現了石墨烯調Q Tm:YAP 1.938μm雷射輸出，脈衝寬度~735ns、重複頻率20-42kHz、平均功率400mW。上述研究工作展示了石墨烯作為非線性飽和吸收材料具有的極短恢復時間、低損耗和成本低廉等優秀的光電性能，為研製高效率、低成本全固體超快雷射器提供了新的方法與思路，研究成果引起國內外雷射同行的關注。我們在Optics Letters,36, 1948 (2011)發表的文章到目前SCI引用已超過60次，被美國光學學會（OSA）列為雷射與雷射光學領域OAS雜誌最優秀文章之一（The Best in Laser and Laser Optics Content from OSA’s Journals），是近兩年OAS三大光學期刊《Advances in Optics& photonics》, 《Optics Letters》, 《Optics Express》雷射領域中最大下載量的20篇文章之一。2011年12月我們在Appl.Phys.Lett上發表的文章被2010年諾貝爾物理獎獲得者K.S.Novoselov 在《Nature》490,（2012）192綜述文章中引用。
