【摘 要】
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脉冲光纤激光在材料加工、先进通信、激光制造、光学传感、激光雷达等领域具有广泛的应用。调Q和锁模是脉冲激光产生的两种常用方法。近年来,以纳米晶少层阵列作为真实可饱和吸收体产生脉冲激光是科学研究的前沿和热点,但是其稳定性和时频灵活调控一直受限。本文从纳米晶少层阵列的设计和制备开始,通过优化光纤激光中多物理参量,实现稳定型、时频调控灵活的光纤脉冲激光输出,为光纤脉冲激光应用提供了基础。具体研究内容如下:
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脉冲光纤激光在材料加工、先进通信、激光制造、光学传感、激光雷达等领域具有广泛的应用。调Q和锁模是脉冲激光产生的两种常用方法。近年来,以纳米晶少层阵列作为真实可饱和吸收体产生脉冲激光是科学研究的前沿和热点,但是其稳定性和时频灵活调控一直受限。本文从纳米晶少层阵列的设计和制备开始,通过优化光纤激光中多物理参量,实现稳定型、时频调控灵活的光纤脉冲激光输出,为光纤脉冲激光应用提供了基础。具体研究内容如下:首先,调研了目前国际、国内脉冲光纤激光的现状,对基于纳米晶少层阵列材料的掺镱光纤调Q和锁模激光的研究现状进行了总结和归纳。其次,基于单元纳米晶黑磷可调节的带隙、高的非线性、宽光谱吸收等特性,开展黑磷可饱和吸收体光纤脉冲激光研究。通过电化学剥离和真空抽滤等方法,解决了黑磷在水分、氧气中易氧化的问题,制备的黑磷可饱和吸收体突破了传统黑磷样品的使用寿命;利用黑磷可饱和吸收体调制器件,实现稳定运行超过100天,时频调节灵活的光纤激光;通过计算机数值模拟,分析含黑磷可饱和吸收体的光纤脉冲激光动力学特性。最后,探索二元纳米晶材料在脉冲光纤激光中的应用,基于Ⅲ-Ⅵ族化合物（InS）和过渡金属硫化物（VSe2）,开展脉冲光纤激光研究。InS是典型的Ⅲ-Ⅵ族化合物,近红外光学响应敏感,具有优良的光电特性,本文首次实现了基于InS调制器件的锁模脉冲输出;VSe2具有金属性质,带隙为零,可作为宽谱调制器件用于产生脉冲激光,首次利用VSe2实现了调Q脉冲输出。
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