《2微米波段石墨烯被動調Q摻銩雙包層光纖雷射器的研究》是依託廈門大學，由葉陳春擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：2微米波段石墨烯被動調Q摻銩雙包層光纖雷射器的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：葉陳春
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
對人眼安全的2微米摻銩（Tm）光纖調Q脈衝雷射器在遙感、雷射雷達、醫療、材料加工等領域具有重要套用。本項目以發展高性能2微米被動調Q脈衝光纖雷射為動機，探索石墨烯在2 微米波段的可飽和吸收特性，研究實現新型的石墨烯調Q摻Tm光纖脈衝雷射器。主要研究內容包括，一，研究石墨烯損耗機理及其高功率運轉條件下的調Q性能；提出利用電漿濺射沉積技術製備石墨烯可飽和吸收體的新途徑，以研製調製深度大、插入損耗低、損傷閾值高、可與雙包層光纖兼容的石墨烯調Q 器；二，開展石墨烯調Q摻銩雙包層光纖脈衝雷射器的理論分析和實驗研究，以期大幅度改進被動調Q摻銩雙包層光纖雷射器的單脈衝能量、平均輸出功率和脈衝重複率等性能。本項目的研究不僅將深化對石墨烯光電性質及其套用的認識，還將提升我國在石墨烯調Q脈衝雷射器領域擁有自主智慧財產權的國際地位。
結題摘要
本項目以發展低成本、小型化且高性能2 μm脈衝雷射源為目的，提出開拓新型光電材料—石墨烯在2 μm波段可飽和吸收的巨大潛質，研製實現高性能石墨烯被動調Q 摻Tm雙包層光纖雷射器。在項目組成員的共同努力下，經過4年的研究，深入開展了項目擬定的研究內容，達到了項目的預期目標，主要體現在以下幾個方面： I、 成功研製了適用於2 μm波段的石墨烯被動調Q器，以及其它類石墨烯材料（拓撲絕緣體、過渡金屬硫化物等）的2 μm波段調Q器。本項目採用化學氣相沉積法（CVD）和化學液相剝離法（LPE）製備石墨烯和其它類石墨烯二維材料，比較研究了兩種方法製備的2 μm被動調Q器的性能；同時為了讓這些2 μm被動調Q器與光纖兼容，分別提出了光纖端面光誘導沉積法、石墨烯－聚合物成膜法以及熔錐光纖倏逝場側面沉積法。 II、 利用已研製的石墨烯/類石墨烯被動調Q器，系統地研究並實現了2 μm調Q摻Tm雙包層光纖脈衝雷射器。主要包括：1、分別利用LPE法和CVD法製備的石墨烯作為2 μm波段被動調Q器，在摻Tm雙包層光纖雷射器中直接產生了高達～7 μJ脈衝能量、～300 mW平均功率的2 μm調Q雷射脈衝；進一步放大後，獲得了平均功率達3 W、脈衝能量～60 μJ的亞微秒脈衝。2、拓展研究了類石墨烯材料——拓撲絕緣體Bi2Se3和二維過渡金屬硫化物MoS2在2 μm波段可飽和吸收的潛力，在國際上分別率先研究報導了被動調Q摻Tm雙包層光纖雷射器。 III、 充分挖掘石墨烯/類石墨烯二維材料的寬頻可飽和吸收能力，執行了這些二維材料用於被動調Q/鎖模其它波段的實驗研究，這是本項目的延伸拓展。重點包括：1、國際上首次報導了類石墨烯材料——過渡金屬硫化物（MoS2、WS2、MoSe2）被動調Q可見光（～0.63 μm）摻Pr光纖雷射器。2、利用石墨烯飽和吸收體分別實現了1 μm和1.5 μm多波長耗散孤子鎖模及傳統孤子鎖模雷射器；3、利用Bi2Se3或MoS2 均實現了1 μm和1.5 μm被動調Q光纖雷射器。 IV、 本項目發表研究論文23篇，其中SCI收錄20篇、EI收錄3篇；特別是其中4篇論文入選‘ESI高被引論文’、1篇論文為SCI期刊特邀論文、1篇論文被劍橋大學研究組'Highlighted'，申請國家發明專利2項（授權1項），培養青年學術帶頭人1人、博士生4名、碩士生3名。
