基于拓撲絕緣體的被動調(diào)q光纖激光器的制造方法
【專利摘要】基于拓撲絕緣體的被動調(diào)Q光纖激光器，涉及光纖激光器。設有泵浦源、波分復用器、摻鉺光纖、耦合器、隔離器、偏振控制器和Bi2Se3納米片可飽和吸收體；所述波分復用器、摻鉺光纖、耦合器、隔離器、偏振控制器和Bi2Se3納米片可飽和吸收體構成環(huán)形腔，泵浦源連接波分復用器的泵浦源輸入端；波分復用器公共端連接摻鉺光纖一端，摻鉺光纖另一端連接耦合器，耦合器一端作為脈沖激光輸出端，耦合器另一端連接隔離器輸入端，隔離器輸出端連接偏振控制器，偏振控制器與Bi2Se3納米片可飽和吸收體相連，Bi2Se3納米片可飽和吸收體作為激光被動調(diào)Q裝置，Bi2Se3納米片可飽和吸收體與波分復用器連接。
【專利說明】基于拓撲絕緣體的被動調(diào)Q光纖激光器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖激光器，尤其是涉及一種基于拓撲絕緣體的被動調(diào)Q光纖激光器。
【背景技術】
[0002]作為一種新型的狄拉克材料，拓撲絕緣體因其獨特的能帶結構而具備出色的電學和光學特性Reviews of Modern Physics，2010，82，3045-3067，并很快應用于許多前沿領域，如超導體 Nature Communication, 2012, 3, 1056 和超快激光器 Nonlinear Photonics,2012:Optical Society of America ；Applied Physics Letters, 2012,101:211106。目前，其光學應用主要集中在脈沖光纖激光器。被動調(diào)Q光纖激光器具有脈沖能量大、結構簡單、設計靈活等特點Applied Physics Letters, 1999,74，3619,被廣泛應用于材料加工、激光測距、生物醫(yī)藥、光纖通信、遙感等領域。而高性能被動調(diào)Q光纖激光器的獲取的關鍵因素在于高質(zhì)量的可飽和吸收體。拓撲絕緣體由于其大的調(diào)制深度、寬的可飽和吸收光譜范圍、優(yōu)異的散熱性等特點被認為是新一代的優(yōu)秀可飽和吸收體，尤其是拓撲絕緣體，其相對于體材料有著更低的可飽和閾值、非線性損耗等，而具有更好的可飽和吸收特性，因此開發(fā)一種基于Bi2Se3的新型被動調(diào)Q摻鉺光纖激光器十分重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種基于拓撲絕緣體的被動調(diào)Q光纖激光器。
[0004]本發(fā)明設有泵浦源、波分復用器、摻鉺光纖、耦合器、隔離器、偏振控制器和Bi2Se3納米片可飽和吸收體；所述波分復用器、摻鉺光纖、耦合器、隔離器、偏振控制器和Bi2Se3納米片可飽和吸收體構成環(huán)形腔，所述泵浦源連接波分復用器的泵浦源輸入端；波分復用器的公共端連接摻鉺光纖的一端，摻鉺光纖的另一端連接耦合器，耦合器的一端作為脈沖激光輸出端，耦合器的另一端連接隔離器輸入端，隔離器保證環(huán)形腔內(nèi)激光單向運行，隔離器輸出端連接偏振控制器，偏振控制器用于調(diào)節(jié)環(huán)形腔內(nèi)激光偏振，偏振控制器與Bi2Se3納米片可飽和吸收體相連，Bi2Se3納米片可飽和吸收體作為激光被動調(diào)Q裝置，Bi2Se3納米片可飽和吸收體與波分復用器連接。
[0005]本發(fā)明利用N-甲基吡咯烷酮NMP輔助作用下，通過簡單的超聲方法直接剝離硒化鉍體Bi2Se3材料制備Bi2Se3納米片。以Bi2Se3作為可飽和吸收體構建一種具有低閾值和寬范圍可調(diào)諧脈沖重復頻率的被動調(diào)Q摻鉺光纖激光器。
[0006]本發(fā)明具有以下突出優(yōu)點:
[0007]1、本發(fā)明采用Bi2Se3納米片作為可飽和吸收體用于光纖激光器被動調(diào)Q，由于Bi2Se3納米片可飽和吸收的閥值水平低，恢復時間快，因此基于Bi2Se3納米片被動調(diào)Q摻鉺光纖激光器能實現(xiàn)高穩(wěn)定性、高重復頻率、高脈沖能量的激光脈沖輸出；
[0008]2、本發(fā)明采用Bi2Se3納米片作為可飽和吸收體用于光纖激光器被動調(diào)Q，由于制備過程簡單、具有調(diào)制深度大、可飽和吸收光譜范圍寬和散熱性好等優(yōu)點，因此易于與產(chǎn)業(yè)化應用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明實施例的結構組成示意圖。
[0010]圖2是本發(fā)明實施例中Bi2Se3納米片的非線性光學吸收。
[0011]圖3是本發(fā)明實施例中典型調(diào)Q脈沖序列圖。
[0012]圖4是本發(fā)明實施例中單個脈沖包絡圖。
[0013]圖5是本發(fā)明實施例中典型光譜圖。
[0014]圖6是本發(fā)明實施例中頻譜圖。
[0015]圖7是本發(fā)明實施例中單脈沖能量和調(diào)Q重復頻率隨泵浦功率變化曲線。
[0016]圖8是本發(fā)明實施例中脈沖寬度和脈沖峰值功率隨泵浦功率變化曲線。
【具體實施方式】
[0017]以下具體實施例將結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
[0018]實施例1Bi2Se3納米片的非線性光學吸收的檢測。
[0019]采用旋涂法，將NMP剝離Bi2Se3體材料得到的Bi2Se3納米片涂于石英片上，測量其非線性吸收。采用飛秒鈦藍寶石激光測量其可飽和吸收特性，可以得到其調(diào)制深度為3.8%，通過曲線擬合，進一步得出其可飽和吸收強度為53MW/cm2.[0020]實施例2被動調(diào)Q摻鉺光纖激光器的構建。
[0021]如圖1所示，中心波長為974nm的泵浦源I連接980/1550的波分復用器2的泵浦輸入端；980/1550波分復用器2的公共端連接4.1m長摻雜光纖3的一端,摻雜光纖3的另一端連接I禹合器4的公共端,I禹合器4的10%輸出端用來輸出調(diào)Q脈沖激光,I禹合器4的90%輸出端連接隔離器5輸入端，隔離器5保證腔內(nèi)激光呈逆時針方向單向運行，隔離器5輸出端連接偏振控制器6,偏振控制器6用來調(diào)整腔內(nèi)激光偏振狀態(tài),偏振控制器6另一端連接Bi2Se3納米片可飽和吸收體7，其方法為采用光誘導法將拓撲絕緣體吸附在光纖端面，結合法蘭盤，形成三明治結構的Bi2Se3納米片可飽和吸收體7，Bi2Se3納米片可飽和吸收體7的另一端連接波分復用器2的信號端。波分復用器2、摻雜光纖3、耦合器4、隔離器5、偏振控制器6、Bi2Se3納米片可飽和吸收體7—起構成環(huán)形腔結構，實現(xiàn)被動調(diào)Q脈沖激光，脈沖激光通過I禹合器4的10%輸出端A輸出。
[0022]實施例3基于硒化鉍Bi2Se3納米片的被動調(diào)Q摻鉺光纖激光器產(chǎn)生激光脈沖。
[0023]如圖1和2所示，本發(fā)明實施例的調(diào)Q閾值僅為9.3mW，這得益于Bi2Se3較低的非線性損耗。當泵浦功率為87.2mff時，其典型的脈沖序列如圖3所示，調(diào)Q脈沖的時間抖動極小〈5%,重復頻率為23.8KHz ;圖4所示為單個調(diào)Q脈沖,可以得知,其脈寬為5.4μ s ;此調(diào)Q狀態(tài)下的典型光譜如圖5所示，激光的中心波長為1530nm ;圖6所示為此調(diào)Q激光的頻譜，其信噪比高達50dB，表明了激光調(diào)Q的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。分析圖7和8可知，單脈沖能量與脈沖峰值功率隨泵浦功率的增加而線性增大并趨于飽和，脈寬的變化趨勢則與之相反，調(diào)Q脈沖的重復頻率則是隨泵浦功率增大而單調(diào)增加，并且從圖7和8可以看到，獲得的最大單脈沖能量和最窄脈寬分別為39.8nJ和4.9 μ s,重復頻率在6.2KHz到40.1KHz之間連續(xù)可調(diào)。
【權利要求】
1.基于拓撲絕緣體的被動調(diào)Q光纖激光器，其特征在于設有泵浦源、波分復用器、摻鉺光纖、耦合器、隔離器、偏振控制器和Bi2Se3納米片可飽和吸收體；所述波分復用器、摻鉺光纖、耦合器、隔離器、偏振控制器和Bi2Se3納米片可飽和吸收體構成環(huán)形腔，所述泵浦源連接波分復用器的泵浦源輸入端；波分復用器的公共端連接摻鉺光纖的一端，摻鉺光纖的另一端連接耦合器，耦合器的一端作為脈沖激光輸出端，耦合器的另一端連接隔離器輸入端，隔離器保證環(huán)形腔內(nèi)激光單向運行，隔離器輸出端連接偏振控制器，偏振控制器用于調(diào)節(jié)環(huán)形腔內(nèi)激光偏振，偏振控制器與Bi2Se3納米片可飽和吸收體相連，Bi2SejA米片可飽和吸收體作為激光被動調(diào)Q裝置，Bi2Se3納米片可飽和吸收體與波分復用器連接。
【文檔編號】H01S3/067GK103972773SQ201410210066
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月16日 優(yōu)先權日:2014年5月16日
【發(fā)明者】翁建, 羅正錢, 孫莉萍, 林智欽, 黃義忠, 彭健 申請人:廈門大學