[发明专利]一种基于石墨烯的中红外双波长同重频脉冲光纤激光器

摘要

本发明公开了一种基于石墨烯的中红外双波长同重频脉冲光纤激光器，属于脉冲光纤激光器领域。本发明的一种基于石墨烯的中红外双波长同重频脉冲光纤激光器，包括覆有石墨烯薄膜层的反射镜，所述反射镜同一水平位上设有二色镜一，所述二色镜一相对于水平方向倾斜45°布置，所述二色镜一正上方设有相对平行的二色镜二，所述二色镜二上方为双波长脉冲输出端；所述二色镜一与反射镜之间设有平凸镜四，所述平凸镜四能将光束聚焦至反射镜；所述二色镜一处于3μm光谐振腔中，所述二色镜二处于2μm光谐振腔中，所述两二色镜均对2μm和3μm光同时具有方向导引作用。本发明设计巧妙，可获得中红外双波长同重频高功率激光脉冲，相较于传统方法来讲，具有结构简单，体积较小，损耗低，操作简便，易于集成的优势。

主权项

一种发射中红外双波长同重频脉冲的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：打开泵浦源二（5），泵浦源二（5）发射的1150nm光经过平凸镜一（6）聚焦至钬‑镨共掺氟化物ZBLAN光纤（8）的输入端的镀膜层（7）上，产生3μm光从钬‑镨共掺氟化物ZBLAN光纤（8）的输出端输出，3μm光经过平凸镜三（9）准直传播到二色镜一（10）上，3μm光透过二色镜一（10），并透射至平凸镜四（11），通过平凸镜四（11）聚焦传播到覆有石墨烯薄膜层（12）的反射镜（13）上；3μm光经过反射镜（13）反射在第二谐振腔内往返传播，上能级的反转粒子数密度大量积累；调节泵浦源二（5）的功率使得从钬‑镨共掺氟化物ZBLAN光纤（8）输出的3μm光功率较低，石墨烯薄膜处于高损耗（即处于低Q值）状态；步骤二：保持泵浦源二（5）的工作状态，打开泵浦源一（1），泵浦源一（1）发射的1550nm光通过光纤布拉格光栅（2）和铥‑钬共掺光纤后产生2μm光，2μm光经过二色镜二（14）反射至二色镜一（10）后，反射至平凸镜四（11），通过平凸镜四（11）聚焦传播到覆有石墨烯薄膜层（12）的反射镜（13）上；2μm光经过反射镜（13）反射在第一谐振腔内往返传播，上能级的反转粒子数密度大量积累；步骤三：逐渐增大泵浦源一（1）的输出功率，放大2μm自发辐射光；随着光纤布拉格光栅（2）和钬‑镨共掺氟化物ZBLAN光纤（8）中反转粒子数的积累，谐振腔内光强逐渐增大，随着自发辐射光强增大，石墨烯薄膜的饱和吸收系数减小，继续增大自发辐射光强，使得石墨烯薄膜的吸收达到饱和，累积的反转粒子数在短时间内被迅速消耗，谐振腔内Q值猛增，产生激光振荡而从输出端（15）同时输出峰值功率较高的2μm和3μm脉冲；步骤四：保持此时泵浦源一（1）和泵浦源二（5）的工作状态，待反转粒子数消耗殆尽，石墨烯薄膜在弛豫时间内恢复到高损耗状态，在泵浦源一（1）和泵浦源二（5）的此工作状态下，两增益光纤内反转粒子数再次得到积累，达到石墨烯的饱和值，再次输出双波长脉冲，如此重复，实现同重频的2μm和3μm调Q脉冲。