《石墨烯鎖模光纖雷射器關鍵技術研究》是依託北京工業大學，由王璞擔任項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關鍵技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王璞
- 依託單位：北京工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
2010年諾貝爾物理學獎授予在新型奇妙材料石墨烯研究中作出開拓性貢獻的兩位俄裔英國科學家，標誌著石墨烯獨特的物理、化學特性得到了國際社會的廣泛認可，石墨烯的研究與套用將進入一個新的階段。石墨烯在光電子學上的主要套用之一是作為超快雷射器的被動可飽和吸收體。申請者在國內較早進行了石墨烯鎖模光纖雷射器的研究並獲得一系列國際領先成果。本申請將在繼續對石墨烯飽和吸收體的光學、非線性光學性質進行全面深入研究的基礎上，重點進行2.0微米波段石墨烯鎖模雷射器件的研究，力爭在國際上首次實現石墨烯鎖模2.0微米超短脈衝光纖雷射器。同時，改進1.0微米波段、1.5微米波段石墨烯鎖模光纖雷射器的雷射腔設計及相關關鍵技術，向更短輸出脈衝（皮秒到飛秒），更高單脈衝能量（納焦到微焦），更高重複頻率（數百兆赫）、更高輸出功率（百瓦級）等目標發展，使我國在此領域的研究保持國際研究水平前沿。
結題摘要
本項目主要研究了石墨烯、氧化石墨烯可飽和吸收體的光學特性，以及基於石墨烯、氧化石墨烯可飽和吸收體的被動鎖模、被動調Q光纖雷射器的輸出特性。在Optics Letters、Optics Express等國際知名光學期刊上共發表學術論文23篇，目前論文已被SCI他引300餘次，單篇最高SCI他引78次。所取得的主要成果可概括為以下幾方面： 1. 在國際上研製出了1.0 μm波段石墨烯調Q納秒脈衝摻鐿光纖雷射器，結合纖芯泵浦高摻雜光纖技術，得到了70 ns被動調Q雷射脈衝輸出，該結果為目前石墨烯調Q雷射器所產生的最窄脈衝寬度。 2. 利用氧化石墨烯作為可飽和吸收體，在1.0 μm波段鎖模摻鐿光纖雷射器中觀察到了耗散孤子共振現象，得到了脈衝寬度可從0.52 ns 到60.8 ns之間可調的方波脈衝輸出。通過理論模擬，得出反轉可飽和吸收為耗散孤子脈衝、平頂脈衝的形成起了決定性作用。 3. 在國際上研製出了1.5 μm波段氧化石墨烯被動鎖模摻餌光纖雷射器和2.0 μm波段鎖模摻銩光纖雷射器， 在1.5 μm波段得到了最窄脈衝寬度為200 fs的雷射脈衝輸出。實驗表明氧化石墨烯材料作為可飽和吸收體具有製備簡單、成本低廉、光譜回響範圍寬等優點，有望成為一種新型、低成本鎖模器件。 4. 在國際上研製出了2.0 μm波段百瓦級皮秒脈衝摻銩光纖放大器，最高平均輸出功率為120.4 W。此外，設計並搭建了全保偏結構皮秒脈衝摻銩光纖放大系統，得到了平均功率為203 W的線偏振皮秒脈衝雷射輸出。該結果為目前國際上2.0 µm波段超短脈衝雷射器所產生的最高平均輸出功率。
