[发明专利]基于非线性偏振旋转技术与石墨炔的混合锁模脉冲激光器

说明书

技术领域

本发明属于激光器技术领域，具体涉及到一种基于非线性偏振旋转技术与石墨炔的混合锁模脉冲激光器。

背景技术

超短脉冲激光锁模技术是当前激光物理学，材料科学，纳米技术和生物医学的一个重要研究方法。为了实现大功率输出光纤激光器，在激光技术领域，我们在激光腔内加入可饱和吸收体和一些非线性系数较好的二维材料是获得超短脉冲最常用的方法，如拓扑绝缘体(Bi₂Te₃、Bi₂Se₃、Sb₂Te₃)和二维材料如WS₂、MoS₂等。这些物质的特点是具有可调的非线性吸收系数，接收与反馈信号光的时间短，并且光通过后对光的损耗较低，所以这些化合物可作为光吸收材料加入到激光器中，因此可以得到高功率、宽波段的混合锁模脉冲光源。

近年来，由于石墨炔(graphdiyne)具有良好的半导体性能，以及它的内部电子排列都比较特殊，因此该新型材料有望可以作为新型非线性光学器件而被应用于超短脉冲激光领域。因此，在原有的环形腔内加入石墨炔材料后，由于其和偏振相关隔离器共同作用，能够输出更加稳定的超短脉冲。故可将其作为可饱和吸收材料加入锁模器件中。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷,提供一种设计合理、结构简单、将非线性偏振旋转技术与石墨炔新型光学材料混合进行锁模、重复频率高、稳定性好、成本低、容易实现的基于非线性偏振旋转技术与石墨炔的混合锁模脉冲激光器。

解决上述技术问题采用的技术方案是：具有用于输出泵浦光的泵浦源，泵浦源光出射方向依次设置有波分复用器、无源光纤、高增益铒纤、偏振调制器、石墨炔锁模器、隔离器、耦合器；

所述的泵浦源的输出端接波分复用器的a输入端，波分复用器的c输出端接无源光纤和高增益铒纤，高增益铒纤的输出端接偏振调制器，偏振调制器的输出端接石墨炔锁模器，石墨炔锁模器的输出端接隔离器，隔离器的输出端接耦合器的d输入端，耦合器的f输出端输出40％的光用来检测光谱、e输出端输出60％的光进入波分复用器的b输入端，形成一个闭合回路的环形腔。

本发明的石墨炔锁模器为：第一单模光纤和第二单模光纤通过法兰盘连接，第一单模光纤的接头与第二单模光纤的接头相对设置，第一单模光纤的接头处设置有石墨炔吸收体。

本发明的石墨炔吸收体由石墨炔溶液通过液相沉积法将石墨炔溶液沉积在第一单模光纤接头处。

本发明的石墨炔吸收体制备过程如下：

S1、利用液相沉积法将含有85％石墨炔、10％氯苯、5％石墨炔聚合物的石墨炔溶液附着在第一单模光纤接头处：将第一单模光纤接头倒立放置，在第一单模光纤接头处涂上石墨炔溶液；

S2、待溶液挥发后再次重复步骤1，直至石墨炔溶质完全覆盖在第一单模光纤接头表面；

S3、在完全覆盖的第一单模光纤接头表面涂上聚乙烯醇放置石墨炔挥发。

5、根据权利要求2所述的基于非线性偏振旋转技术与石墨炔的混合锁模脉冲激光器，其特征在于：所述的石墨炔吸收体由石墨炔薄膜通过光学沉积法设置在第一单模光纤接头处。

本发明的石墨炔薄膜的制备方法如下：

S1、称取1.5mg的石墨炔粉末与1.5mL的氯苯溶液混合，密封超声振荡10h；

S2、称取0.3g的聚甲基丙稀酸甲脂、3mL的丙酮溶液混合，将混合液在磁力搅拌机下搅拌2h使聚甲基丙稀酸甲脂晶体充分溶解，磁力搅拌时的温度低于50℃，搅拌完成后密封上述胶体超声振荡10h；

S3、将1.5ml的石墨炔溶液与3mL步骤2制备的溶液混合，超声振荡10h；

S4、将步骤3制备好的溶液每次滴取0.25mL在旋涂机上分别以1000rad/min、1200rad/min、1500rad/min的转速旋涂30s，制得厚度不同的三种石墨炔薄膜；

S5、将旋涂过的石墨炔薄膜放置在烘干箱内烘干1h。

本发明的泵浦源输出的波长为974～980nm。

8、根据权利要求1所述的基于非线性偏振旋转技术与石墨炔的混合锁模脉冲激光器，其特征在于：所述的隔离器为偏振相关隔离器。

本发明的耦合器是输出比为40％：60％的2*2耦合器。

本发明的隔离器与石墨炔锁模器共同作用构成混合锁模机制。

本发明相比于现有技术具有以下优点：