[发明专利]一种微环谐振器复合面状氧化石墨烯膜的锁模光纤激光器

说明书

本发明公开了一种复合面状氧化石墨烯膜的微环谐振器制作方法，利用微环谐振器特殊的二维平面结构与无水乙醇液体低表面张力特性在微环内侧形成无水乙醇液滴，再将氧化石墨烯水分散液与无水乙醇液滴互溶，溶剂自然蒸发后，微环内侧形成一层氧化石墨烯薄膜。本发明还公开制作得到的复合面状氧化石墨烯膜的微环谐振器。最后，本发明还公开一种微环谐振器复合面状氧化石墨烯膜的锁模光纤激光器，包括泵浦光源、波分复用器、掺铒增益光纤、偏振控制器、隔离器、复合面状氧化石墨烯膜的微环谐振器和光纤耦合器。本发明提供的一种微环谐振器复合面状氧化石墨烯膜的锁模光纤激光器，能够实现高稳定性、低自启动锁模泵浦功率、高相干性、高损伤阈值的锁模光纤激光输出。

技术领域

本发明涉及一种微环谐振器复合面状氧化石墨烯膜的锁模光纤激光器，属于光纤激光器技术领域。

背景技术

窄线宽脉冲光纤激光器因其有优越的光谱分辨率，在量子光学、光纤参量振荡器、拉曼显微镜等领域有重要应用。实现锁模方式分为主动锁模和被动锁模，其中可饱和吸收体为目前主要的被动锁模技术。微环谐振器具有高品质因子，可控的自由光谱范围，与光纤激光器兼容性好的等特点，广泛应用于光纤激光器中，实现窄线宽激光输出。

目前采用的饱和吸收体主要有半导体饱和吸收镜(SESAM)、石墨烯和过渡金属硫化物等。SESAM已被应用于商用超短脉冲光纤激光器，其缺点是制作工艺复杂且成本高，与光纤激光谐振腔的兼容性较差。石墨烯具有宽带可饱和吸收特性，缺点是非饱和损耗大、调制深度较低和损伤阈值较低。氧化石墨烯具有与石墨烯相媲美的可饱和吸收特性，由于官能团的存在，具有很强的亲水性。特别地，直接制备氧化石墨烯水溶液的工艺比石墨烯更为简单、成本更低。前期研究提出两种氧化石墨烯与光纤激光器结合作为饱和吸收的方案。一种是采用将氧化石墨烯-聚乙烯醇混合溶液制作的薄膜，置于光纤跳线的微米级尺寸端面作为饱和吸收体，该方案中因为器件的散热性不好、与激光作用平面小、厚度不可控等造成饱和吸收体的损伤阈值较低、可调谐性能低等不足。另一种方案是将氧化石墨烯与微纳光纤结合作为饱和吸收体，利用光沉积法将氧化石墨烯转移并成膜于至微纳光纤锥区上，该方案因为转移氧化石墨烯膜的表面粗糙度高、激光与氧化石墨烯作用面积有限、插入损耗高等造成光纤激光器自启动锁模的泵浦功率较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种微环谐振器复合面状氧化石墨烯膜的锁模光纤激光器，能够实现高稳定性、低自启动锁模泵浦功率、高相干性、高损伤阈值的锁模光纤激光输出。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种复合面状氧化石墨烯膜的微环谐振器制作方法，包括以下步骤：

将标准单模光纤通过熔融拉锥技术逐渐变细得到双端锥形光纤，然后利用微位移控制技术将双端锥形光纤打结，再用三维控制平台将打结位置拉紧得到微环谐振器；

利用移液器抽取无水乙醇溶液，挤出无水乙醇液滴，将无水乙醇液滴贴到微环中间，然后移开无水乙醇液滴，在微环谐振器内侧形成无水乙醇液滴；

用移液器取氧化石墨烯分散液，超声振荡一段时间使其分散均匀；

利用移液器抽取分散均匀后的氧化石墨烯纳米片分散液，挤出氧化石墨烯水溶液液滴，将氧化石墨烯水溶液液滴贴到微环谐振器内侧无水乙醇液滴上，使氧化石墨烯水溶液液滴与无水乙醇液滴互溶，在微环谐振器内侧形成一层无水乙醇和氧化石墨烯水分散液混合液滴；

常温静置干燥一段时间，使氧化石墨烯分散液中纳米片均匀分散在微环谐振器内侧的混合溶液滴中，等混合溶液液滴中乙醇溶剂自然蒸发后在微环谐振器表面复合形成一层氧化石墨烯平面薄膜，复合面状氧化石墨烯膜的微环谐振器初步干燥完成；

将初步干燥的复合面状氧化石墨烯膜的微环谐振器接入宽带光源和光谱仪之间，测试其透射光谱，通过微调微环谐振器尺寸和形貌，提高其透射光谱的消光比；