一種基于石墨烯調(diào)q的脈沖型光纖窄線寬激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖技術(shù)、光學(xué)工程和材料工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及光纖通信、光纖傳感和光纖激光器技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖激光器作為一種十分重要的光學(xué)器件，由于其體積小，成本低，易于集成的諸多優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于工業(yè)加工、醫(yī)療、通信、傳感等領(lǐng)域。特別是脈沖型窄線寬光纖激光器，由于其線寬窄、信噪比高、效率高、可遠(yuǎn)程控制等特性，使得其在光纖通信，光纖傳感等領(lǐng)域的應(yīng)用都有十分重要的意義。
[0003]在傳感與通信領(lǐng)域，常用的調(diào)Q方法有轉(zhuǎn)鏡調(diào)Q、電光調(diào)Q、聲光調(diào)Q、與飽和吸收調(diào)Q等。前三種方法中諧振腔損耗由外部驅(qū)動源控制，稱為主動調(diào)Q。后一種方法中，諧振腔損耗取決于腔內(nèi)激光光強，稱為被動調(diào)Q。目前，對調(diào)Q激光器的要求越來越高。傳統(tǒng)的調(diào)Q激光器受材料，成本及技術(shù)工藝的限制，存在調(diào)制模塊復(fù)雜，調(diào)制速率慢，輸出不夠穩(wěn)定等缺陷，不利于集成和長距離傳輸。
[0004]傳統(tǒng)的調(diào)Q激光器不利于集成和長距離傳輸不足，成為滿足實際應(yīng)用需求的一些問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述存在問題或不足，本發(fā)明提供了一種基于石墨烯調(diào)Q的脈沖型光纖窄線寬激光器，解決了傳統(tǒng)調(diào)Q激光器不利于集成和長距離傳輸不足的問題。
[0006]該基于石墨烯調(diào)Q的脈沖型光纖窄線寬激光器，其特征在于:在一段摻鉺光纖上制作一個分布反饋布拉格光柵DFB，并在制得的DFB區(qū)域完全包裹石墨稀薄膜，以石墨稀作為DFB窄線寬腔的調(diào)Q材料即飽和吸收體，實現(xiàn)栗浦光功率速率大于5MHz的快速調(diào)整石墨烯對DFB復(fù)合腔的損耗，產(chǎn)生高頻脈沖激光輸出。
[0007]DFB長度2厘米，摻鉺光纖直徑125微米，DFB區(qū)域的光纖直徑為8微米，石墨烯薄膜為0.38納米的單層石墨稀，石墨稀薄膜包裹區(qū)域為DFB區(qū)域，長度為2厘米。
[0008]其制備方法具體為:
[0009]步驟1、在一段摻鉺光纖上，用氫氟酸腐蝕去除光纖包層，制作一個DFB；
[0010]步驟2、在步驟I腐蝕制得的DFB區(qū)域完全包裹一層石墨烯薄膜，作為飽和吸收體，用于對DFB產(chǎn)生的窄線寬激光進行調(diào)Q激光輸出。
[0011]本發(fā)明的工作過程為:將基于石墨烯調(diào)Q的脈沖型光纖窄線寬激光器連接一個波分復(fù)用耦合器，將980納米波段的連續(xù)栗浦光注入波分復(fù)用耦合器的輸入端，此栗浦光在激光器中產(chǎn)生1550納米波段的窄線寬激光，由于DFB區(qū)域的包層已被腐蝕掉并且由石墨烯包裹，使得1550納米波段的倏逝場作用于石墨烯上。當(dāng)栗浦光功率較小時，由于石墨烯飽和吸收特性DFB諧振腔損耗大，閾值高，無激光輸出。當(dāng)增加栗浦光功率，超過石墨烯飽和吸收閾值，由石墨烯與DFB構(gòu)成的復(fù)合腔的損耗降低，激發(fā)閾值瞬間降低，形成中心波長為1550納米的窄線寬激光脈沖輸出，最后在波分復(fù)用親合器的輸出端輸出。
[0012]本發(fā)明中，單層石墨烯起到了最主要的作用，實現(xiàn)對分布式反饋布拉格光纖光柵窄線寬激光的調(diào)Q。單層石墨烯作為一種表面積/體積比最大的二維薄膜材料，其具有獨特的物理化學(xué)性質(zhì)，其中飽和吸收是它最典型的特性之一。當(dāng)輸入的光波強度超過閾值時，這獨特的吸收性質(zhì)會開始變得飽和。這種非線性光學(xué)行為稱為可飽和吸收，閾值稱為飽和流暢性。因為石墨烯的整體光波吸收和零能隙性質(zhì)，石墨烯很容易就變得飽和，進而可以實現(xiàn)對DFB產(chǎn)生的中心波長1550納米波段的激光進行調(diào)Q，產(chǎn)生脈沖型窄線寬激光的輸出。
[0013]綜上所述，本發(fā)明具有成本低，結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，調(diào)制速率快，輸出線寬窄，易于集成的優(yōu)點，在光纖通信及光纖傳感領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的三維結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本發(fā)明的實施系統(tǒng)圖；
[0016]圖3是本發(fā)明的時域?qū)嶒灲Y(jié)果示意圖；
[0017]圖4是不同栗浦功率下的窄線寬激光頻域圖；
[0018]圖5是不同栗浦功率下的窄線寬脈沖激光時域圖；
[0019]附圖標(biāo)記:1-單模光纖，2-分布反饋光纖光柵，3-石墨烯，4-980納米栗浦激光，5_光譜儀和示波器，6-波分復(fù)用耦合器。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖以及具體實施例對本發(fā)明作進一步描述:
[0021 ]結(jié)合圖1、圖2所示，在摻鉺光纖上制作一個2厘米的DFB，一端連接波分復(fù)用耦合器。用氫氟酸腐蝕去除DFB區(qū)域的光纖包層，并在腐蝕的DFB區(qū)域包裹石墨烯，石墨烯厚度為
0.38納米，包裹長度為2厘米。
[0022]摻鉺光纖直徑125微米，DFB區(qū)域的光纖直徑為8微米，石墨烯薄膜為0.38納米的單層石墨稀，石墨稀薄膜包裹區(qū)域為DFB區(qū)域，長度為2厘米。
[0023]圖3是本發(fā)明的時域?qū)嶒灲Y(jié)果示意圖，表明光功率在時間軸上的分布趨勢。將980納米連續(xù)栗浦激光注入波分復(fù)用耦合器的輸入端，輸出端連接光譜儀和示波器。980納米栗浦光在摻鉺的DFB中，產(chǎn)生1550納米波段的激光，如圖4所示。由于DFB區(qū)域的包層已被腐蝕掉并且由石墨烯包裹，使得1550納米波段的倏逝場作用于石墨烯上，由于石墨烯的飽和吸收調(diào)Q特性，當(dāng)980栗浦光功率增加到石墨烯飽和吸收閾值后，在波分復(fù)用耦合器的輸出端就能得到脈沖的窄線寬激光輸出。通過控制980栗浦光功率，就能實現(xiàn)對脈沖激光的開關(guān)輸出，如圖5所示。
【主權(quán)項】
1.一種基于石墨烯調(diào)Q的脈沖型光纖窄線寬激光器，其特征在于:在一段摻鉺光纖上制作一個分布反饋布拉格光柵DFB，并在制得的DFB區(qū)域完全包裹石墨稀薄膜，以石墨稀作為DFB窄線寬腔的調(diào)Q材料即飽和吸收體，實現(xiàn)栗浦光功率速率大于5MHz的快速調(diào)整石墨烯對DFB復(fù)合腔的損耗，產(chǎn)生高頻脈沖激光輸出。2.如權(quán)利要求1所述基于石墨烯調(diào)Q的脈沖型光纖窄線寬激光器，其特征在于:DFB長度2厘米，摻鉺光纖直徑125微米，DFB區(qū)域的光纖直徑為8微米，石墨烯薄膜為0.38納米的單層石墨稀，石墨稀薄膜包裹區(qū)域為DFB區(qū)域，長度為2厘米。3.如權(quán)利要求1所述基于石墨烯調(diào)Q的脈沖型光纖窄線寬激光器的制備方法: 步驟1、在一段摻鉺光纖上，用氫氟酸腐蝕去除光纖包層，制作一個DFB; 步驟2、在步驟I腐蝕制得的DFB區(qū)域完全包裹一層石墨烯薄膜，作為飽和吸收體，用于對DFB產(chǎn)生的窄線寬激光進行調(diào)Q激光輸出。4.如權(quán)利要求1所述基于石墨烯調(diào)Q的脈沖型光纖窄線寬激光器的工作過程: 將基于石墨烯調(diào)Q的脈沖型光纖窄線寬激光器連接一個波分復(fù)用耦合器，將980納米波段的連續(xù)栗浦光注入波分復(fù)用耦合器的輸入端，此栗浦光在激光器中產(chǎn)生1550納米波段的窄線寬激光，由于DFB區(qū)域的包層已被腐蝕掉并且由石墨烯包裹，使得1550納米波段的倏逝場作用于石墨烯上； 當(dāng)栗浦光功率較小時，由于石墨烯飽和吸收特性DFB諧振腔損耗大，閾值高，無激光輸出； 當(dāng)增加栗浦光功率，超過石墨烯飽和吸收閾值，由石墨烯與DFB構(gòu)成的復(fù)合腔的損耗降低，激發(fā)閾值瞬間降低，形成中心波長為1550納米的窄線寬激光脈沖輸出，最后在波分復(fù)用親合器的輸出端輸出。
【專利摘要】本發(fā)明涉及光纖技術(shù)、光學(xué)工程和材料工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于石墨烯調(diào)Q的脈沖型光纖窄線寬激光器。本發(fā)明在摻鉺光纖上制作一個分布反饋布拉格光柵DFB，并在制得的DFB區(qū)域完全包裹石墨烯薄膜，以石墨烯作為DFB窄線寬腔的調(diào)Q材料即飽和吸收體，實現(xiàn)泵浦光功率速率大于5MHz的快速調(diào)整石墨烯對DFB復(fù)合腔的損耗，產(chǎn)生高頻脈沖激光輸出。本發(fā)明實現(xiàn)了一種對光纖激光諧振腔進行調(diào)Q的全光纖脈沖型窄線寬激光器，其具有成本低，結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，調(diào)制速率快，輸出線寬窄，易于集成等諸多優(yōu)點，在光纖通信及光纖傳感領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
【IPC分類】H01S3/11, H01S3/067
【公開號】CN105633788
【申請?zhí)枴緾N201610159097
【發(fā)明人】庾財斌, 吳宇, 姚佰承, 饒云江
【申請人】電子科技大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年3月21日