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脉冲光纤激光器具有光束质量好、结构紧凑简单、容易集成、价格便宜等优点,在光纤通信、医疗器械仪器设备、大型基础设施、军事国防安全、激光打标、激光切割等方面有着广泛的应用。利用可饱和吸收体进行被动锁模、调Q,可以得到纳秒(nanosecond,ns)、皮秒(picosecond,ps)甚至飞秒(femtosecond,fs)级别的超短脉冲输出。碳纳米管(carbon nanotube,CNT)、石墨烯(graphene)材料具有工作光谱范围宽、损伤阈值高、超快的恢复时间、制造方法简单等优点,被制备成可饱和吸收体(saturable absorber,SA),实现锁模、调Q脉冲的输出。本实验是利用碳纳米管、石墨烯材料在掺铒环形腔内进行脉冲锁模以及调Q,实验观察到基频锁模、谐波锁模、脉冲簇、孤子雨等现象,并用理论进行相应的解释。主要研究工作如下:1.介绍光纤激光器调Q、锁模的类型及特点,详细叙述了碳纳米管、石墨烯作为可饱和吸收体,应用于光纤激光器实现调Q、锁模脉冲的研究进展。2.叙述锁模、调Q的基本原理,并介绍石墨烯的可饱和吸收原理。对碳纳米管、石墨烯的光学特性进行了简述,通过拉曼光谱仪对本实验所用的碳纳米管、石墨烯材料进行检测。利用聚乙烯醇材料(polyvinyl alcohol,PVA)制备不同浓度(1 mg,1.5 mg,5 mg)的石墨烯-PVA薄膜,并对制备过程进行介绍。3.基于碳纳米管可饱和吸收体搭建了掺铒光纤激光器(erbium-doped fiber laser,EDFL),利用碳纳米管可饱和吸收体非线性光学特性实现了重复频率为24.39 MHz、脉冲宽度为皮秒的锁模脉冲输出,通过调节偏振控制器(polarization controller,PC),得到了不同类型的多脉冲输出,包括:二次谐波、脉冲簇、孤子雨。4.将CNT材料部分覆盖光纤纤芯,基于马赫-曾德干涉原理,在EDFL谐振腔内实现了锁模脉冲输出,通过光谱图明显地观察到干涉现象,其自由光谱范围(free spectral range,FSR)值为1.388 nm,单个干涉峰的强度达到10.4 dB。通过调节PC得到脉冲簇的输出,将CNT材料完全覆盖光纤纤芯后,干涉现象消失。5.利用不同浓度的graphene-PVA薄膜在EDFL分别实现了调Q脉冲输出。不同的泵浦功率下,脉冲的重复频率、平均输出功率、脉冲能量、脉冲宽度各不相同。