石墨烯鎖模光纖雷射器中的孤子動力學研究

《石墨烯鎖模光纖雷射器中的孤子動力學研究》是依託電子科技大學,由李和平擔任醒目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：石墨烯鎖模光纖雷射器中的孤子動力學研究
• 依託單位：電子科技大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李和平

項目摘要

石墨烯作為一種新的可飽和吸收體具有飽和恢復時間極短、飽和強度低、調製深度大、光吸收帶極寬和光損傷閾值高等優點，已受到廣泛關注。研究石墨烯鎖模光纖雷射器中超短孤子脈衝的形成及其動力學特性，對鎖模光纖雷射器的發展和套用具有重要的意義。. 本項目擬製備結構新穎的倏逝場型石墨烯鎖模器，並套用於鎖模光纖雷射器，從理論和實驗兩個方面研究工作在正、負色散區的石墨烯鎖模光纖雷射器中傳統光孤子和耗散光孤子脈衝的形成以及多孤子脈衝、孤子束縛態和矢量孤子的特性，探索相應的孤子動力學過程；研究石墨烯鎖模光纖雷射器實現高階諧波鎖模、耗散孤子共振和寬頻波長調諧的新途徑。該項目的研究將為提高鎖模光纖雷射器的性能和開拓石墨烯在超快光子學領域的套用奠定基礎。. 本項目研究涉及的孤子動力學理論是鎖模光纖雷射器中的共性問題，其研究結果不僅豐富了非線性光纖光學的光孤子理論，也能夠促進光孤子通信技術的發展。

結題摘要

石墨烯是一種新型光電子材料，已受到廣泛關注。研究石墨烯鎖模光纖雷射器中超短孤子脈衝的形成及其動力學特性，對鎖模光纖雷射器的發展和套用具有重要的意義。本項目從理論和實驗兩個方面系統研究了石墨烯鎖模光纖雷射器的特性及其脈衝動力學，探索了新型類石墨烯材料---二維層狀MoS2的光可飽和吸收特性，並套用於鎖模/調Q光纖雷射器，還研究了高重複頻率的鎖模光纖雷射器和類噪聲脈衝光纖雷射器，取得的主要研究成果如下： （1）通過數值仿真石墨烯鎖模光纖雷射器，重點研究了雷射器中矢量耗散孤子的動力學特性、鎖模脈衝寬頻波長調諧的新方法以及耗散孤子共振產生的物理機制，獲得的結果對研製高性能的鎖模光纖雷射器具有重要的參考價值。 （2）製備了高質量的石墨烯薄膜及其透射型和倏逝場型的鎖模器件，並套用於光纖雷射器，分別實現了鎖模/諧波鎖模的飛秒脈衝輸出以及鎖模納秒脈衝輸出，獲得的MHz量級重複頻率、ns量級脈寬的鎖模脈衝在啁啾脈衝放大系統中有重要的套用價值。研究了不同腔結構的石墨烯調Q光纖雷射器，實現了調Q脈衝在1519-1589nm範圍的波長調諧。 （3）首次發現了二維層狀MoS2薄膜在1550nm波段具有強可飽和吸收特性，並成功套用於鎖模光纖雷射器，獲得了穩定的飛秒孤子脈衝輸出；利用層狀MoS2材料成功實現了摻鉺光纖雷射器的被動調Q運轉，並獲得了調Q脈衝在1529.8-1570.1nm範圍的波長調諧。研究表明：二維MoS2材料在寬頻調諧的脈衝雷射器中有著重要的套用前景。 （4）利用新型光纖集成器件成功研製了基頻重複頻率達384MHz的飛秒摻鉺光纖雷射器，其具有結構簡單、成本低等優點。 （5）數值仿真研究了鎖模光纖雷射器中類噪聲脈衝的產生機制，構建了相應的實驗系統，獲得了光譜3dB頻寬為60.2nm的類噪聲脈衝；利用類噪聲脈衝泵浦高非線性光纖，獲得了光譜20dB頻寬超過500nm的超連續譜。