基于无衬底反射型石墨烯的被动调Q掺铒光纤激光器.docVIP

基于无衬底反射型石墨烯的被动调Q掺铒光纤激光器 摘要 本次毕业设计的主要任务是通过研究基于无衬底反射型石墨烯的被动调Q掺铒光纤激光器的孤子输出特性，为以后利用基于石墨烯的光通信事业做好基础性研究。 本篇论文主要是通过介绍无衬底石墨烯相对于有衬底石墨烯的优势后，在介绍掺饵光纤激光器的工作原理后，以及我们所 提到的调Q原理，特别是我们所选择的被动调Q，而后结合石墨烯的各类优势而被选择为我们所期望的基于石墨烯饱和吸收体的被送调Q掺饵光纤激光器。 随后我们利用可用的实验条件：用该石墨烯调Q开关作为可饱和吸收体，具有环形腔结构的被动调Q掺铒光纤激光器，实现了石墨烯被动调Q激光脉冲输出，然后在输出端分别采用光谱仪、光电探头和示波器来对输出脉冲的光谱、脉冲宽度和脉冲序列进行测量与研究。 关键字:石墨烯；掺铒光纤；被动调Q；激光器；脉冲 Abstract 目录 摘要……………………………………………………………………………..……Ⅰ Abstract……………………………………………………………………………....Ⅱ 第一章 绪论………………………………………………………………………….1 1.1研究背景…………………………………………………………………………..1 1.2研究目的……………………………………………………………………….….2 1.3论文构成及研究内容…………………………………………………………..…3 第二章 石墨烯的基础理论…………………..4 2.1石墨烯特性…………………………………………………………………..6 2.2石墨烯制备方法………………………………………………………………..9 2.3无衬底石墨烯对于实验的优势…………………………………………….10 第三章 调Q技术…………………………………………………………………… 3.1调Q原理……………………………………………………………………….. 3.2调Q方法……………………………………………………………… 3.2.1主动调Q………………………………………………………………. 3.2.2被动调Q………………………………………………………………. 3.3小结 掺铒光纤激光器 石墨烯被动掺铒光纤激光器 Q值是评定激光器中光学谐振腔质量好坏的指标，称之为品质因数。Q值定义为：Q=2π*谐振腔内储存的能量/每震荡周期损耗的能量。因此，Q值愈高，所需要的泵浦阈值就越低，亦即激光愈容易起振。在一般的脉冲固体激光器中，若不采用特殊的措施，脉冲激光在腔内的振荡持续时间与光泵脉冲时间(毫秒量级左右)大致相同，因此输出激光的脉冲功率水平亦总是有限的。但是如果采用一种特殊的技术，使光泵脉冲开始后相当长一段时间，有意降低共振腔的Q值而不产生激光振荡，则工作物质内的粒子数反转程度会不断通过光泵积累而增大，然后在某一特殊选定的时刻，突然快速增大共振腔的Q值，使腔内迅速发生激光振荡，积累到较高程度的反转粒子数能量会集中在很短的时间间隔内快速释放出来，从而可获得很窄脉冲宽度和高峰值功率的激光输出。实现以上目的，最常用的方法是在共振腔内引入一个快速光开关--Q开关，其在光泵脉冲开始后的一段时间内处于“关闭”或“低Q”状态，此时腔内不能形成振荡而粒子数反转不断得到增强。在粒子数反转程度达到最大时，腔内Q开关突然处于“接通”或“高Q”状态，从而在腔内形成瞬时的强激光振荡，并产生所谓的调Q激光脉冲输出到腔外。 2.2 调Q方法 激光器调Q有主被动之分，主动调Q一般是有电光晶体调Q，声光晶体调Q；被动调Q一般有可吸收染料调Q，Cr4：YAG可饱和吸收调Q，相比主动调Q光纤激光器，被动调Q光纤激光器通常具有成本低、结构简单、设计灵活等优点。接下来我们主要介绍调Q的两种常见方法： 2.21主动调Q A、电光调Q技术 利用晶体的电光效应，在晶体上加一阶跃式电压，调节腔内光子的发射损耗。开始工作时，晶体两端加一电压，由于晶体的偏振效应，谐振腔的损耗很大，Q值低，激光不振荡，激光上能级不断积累粒子数，Q开光处于关闭状态。某一特定时刻，突然撤去晶体两端电压，谐振腔突变至损耗低，Q值高，Q开关打开，形成巨脉冲激光。典型的Nd：YAG，电光调Q激光器的输出光脉冲宽度约为纳秒级，峰值功率达到数兆瓦至数十兆瓦。适用于脉冲式泵浦激光器。 B、声光调Q技术 声光调Q技术，是利用声光器件的布拉格衍射原理完成调Q任务。声光调Q器件，由声光互作用介质(如熔融石英)和键合于其上的换能器所构成。换能器将高频信号转换为超声波。在激光腔内插入声光调Q器件，可以产生很高的衍射损耗，此时腔内具有很低的Q值，Q开关