[发明专利]基于石墨烯的双波长同步调Q光纤激光器

说明书

本发明涉及光纤激光器。它由半导体激光器与有源光纤、波分复用器、偏振控制器、光纤隔离器及基于石墨烯的可饱和吸收体，组成一个全光纤的双环形激光器。其创新之处在于共用一块可饱和吸收体实现双波长的同步调Q脉冲的输出。本发明的能量损耗小，结构紧凑、简单，操作简便，在光纤通信、非线性频率转换、多波长泵浦探测光谱以及拉曼散射光谱中有很强的应用优势。

技术领域

本发明涉及一种激光器，特别是涉及一种基于石墨烯的双波长同步调Q光纤激光器。

背景技术

光纤激光器具有其它传统的激光器所无法比拟的高转换效率、高输出功率、高光束质量、高稳定性、宽带可调性和易小型化、无需制冷、维护简单等特点。

双波长同步调Q脉冲激光源因在波分复用系统、光子微波信号处理、太赫兹产生源等领域具有巨大的潜在应用，引起了国内外激光科学家的广泛兴趣。然而，目前大多数调Q光纤激光器仅单一波长激射，实现双波长的同步调Q激光脉冲仍少有报道。因此开发一种低成本的双波长同步调Q光纤激光器显得非常必要。

石墨烯自2004年发现至2010年被授予诺贝尔物理学奖，短短6年时间便成为国际研究的热点并得到学术界的广泛认可。石墨烯是零带隙的半导体材料，其能带结构在K空间呈对顶的双锥形，费米能级在狄拉克点之上。正是石墨烯这种独特的能带结构，使得石墨烯具有宽光带的相互作用，可以覆盖可见光和近红外。另外由于泡里阻塞现象的存在，石墨烯存在可饱和吸收现象。在石墨烯的可饱和吸收过程中存在两个特征弛豫时间：通过载流子-载流子散射实现的带内载流子热平衡，以及随后的载流子-声子散射和带间载流子复合过程。带内载流子热平衡时间极短，在10-107fs范围内。带间载流子热平衡的时间较长，在0.4-1.7ps左右。可见石墨烯的可饱和吸收特性的时间响应能力是极快的。由于石墨烯的泡里阻塞效应，当两束光与石墨烯相互作用时就会产生交叉吸收调制作用。基于石墨烯的交叉吸收调制特性，石墨烯可以充当多波长同步调Q激光器的可饱和吸收体。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于石墨烯的双波长同步调Q光纤激光器。

本发明设有波分复用器、增益光纤、光隔离器、输出光耦合器、泵浦源、偏振控制器、基于石墨烯的可饱和吸收体。

所述双波长同步调Q光纤激光器由两个环形腔构成，两个环形腔分别充当1550nm波长和1060nm波长激光的谐振腔。泵浦源输出的泵浦光通过波分复用器的泵浦输入端注两个环形腔的公共部分，光耦合器的输出端用于输出腔内震荡产生的同步调Q脉冲。

所述双波长被动调Q开关采用通过将石墨烯材料附着于微纳光纤的倏逝场上构建。石墨烯通过PDMS为衬底来进行转移，与氟化镁晶体共同形成被动调Q开关。

本发明利用石墨烯材料的强可饱和吸收特性的同时，还利用了石墨烯对两束光的交叉吸收调制特性，使两个环形腔形成的双波长调Q激光脉冲实现同步输出。

基于石墨烯的双波长同步调Q光纤激光器的制作方法的步骤包括如下：

1)首先将直径约为125μm的单膜光纤进行拉锥处理，拉锥直径制作为约1-10μm；

2)将拉锥处理的微纳光纤铺设在氟化镁晶体的平板基片上，用胶水固定；

3)以PDMS为衬底对CVD生长的石墨烯进行转移，将单层石墨烯贴合在微纳光纤的拉锥处；

4)参考光路图焊接各光学元件。