專利名稱：石墨烯被動(dòng)調(diào)q納秒脈沖光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種石墨烯被動(dòng)調(diào)Q納秒脈沖光纖激光器，屬于激光技術(shù)及其非線性光學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
石墨烯是由單層碳原子緊密堆積成二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的一種碳質(zhì)新材料，是構(gòu)建其他維度碳質(zhì)材料(如零維富勒烯、一維碳納米管、三維石墨)的基本單元。2004年， 英國曼徹斯特大學(xué)的2位科學(xué)家安德烈·蓋姆(Andre Geim)和康斯坦丁 ·諾沃肖羅夫 (Konstantin Novoselov)首次通過機(jī)械剝離的方法從大塊石墨上得到了這種納米級(jí)的石墨烯薄片。2009年，Bao等人首次發(fā)現(xiàn)石墨烯材料可作為一種新型的可飽和吸收體用于光纖激光器被動(dòng)鎖模。石墨烯可飽和吸收體與Cr YAG晶體、半導(dǎo)體可飽和吸收鏡(SESAM)、碳納米管(SWNT)等相比，石墨烯可飽和吸收體具有制備簡單、成本低廉、可飽和吸收光譜范圍寬(從可見光到中紅外)等優(yōu)點(diǎn)，因此石墨烯材料成為最具潛力的，有望將來產(chǎn)業(yè)化的新型可飽和吸收體。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提出了一種石墨烯被動(dòng)調(diào)Q納秒脈沖光纖激光器，其利用石墨烯的可飽和吸收特性實(shí)現(xiàn)高脈沖能量、納秒激光脈沖輸出。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取了如下技術(shù)方案。一種石墨烯被動(dòng)調(diào)Q納秒脈沖光纖激光器包括泵浦源、波分復(fù)用器、光纖光柵、摻雜光纖、石墨烯可飽和吸收體、環(huán)形器、激光分束器以及隔離器，其特征在于泵浦源連接波分復(fù)用器的泵浦輸入端；波分復(fù)用器的公共端連接光纖光柵；光纖光柵的另一端連接摻雜光纖；摻雜光纖的另一端連接石墨烯可飽和吸收體；波分復(fù)用器的信號(hào)端作為脈沖激光輸出端；光纖光柵與石墨烯可飽和吸收體之間構(gòu)成線形激光諧振腔；石墨烯飽和吸收體作為激光調(diào)Q裝置，調(diào)Q脈沖激光從激光分束器的輸出端輸出；所述的石墨烯可飽和吸收體含有石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯聚合物，采用反射式結(jié)構(gòu)。一種石墨烯被動(dòng)調(diào)Q納秒脈沖光纖激光器，其特征在于泵浦源連接波分復(fù)用器的泵浦輸入端；波分復(fù)用器的公共端連接摻雜光纖；摻雜光纖的另一端連接光纖光柵；光纖光柵的另一端作為脈沖激光輸出端；波分復(fù)用器的信號(hào)端連接石墨烯可飽和吸收體；石墨烯可飽和吸收體與光纖光柵之間構(gòu)成線形激光諧振腔；石墨烯飽和吸收體作為激光調(diào)Q 裝置，調(diào)Q脈沖激光從激光分束器的輸出端輸出；所述的石墨烯可飽和吸收體含有石墨烯、 氧化石墨烯、石墨烯聚合物，采用反射式結(jié)構(gòu)?！N石墨烯被動(dòng)調(diào)Q納秒脈沖光纖激光器，其特征在于泵浦源連接波分復(fù)用器的泵浦輸入端；波分復(fù)用器的公共端連接摻雜光纖；摻雜光纖的另一端連接環(huán)形器的一個(gè)輸入端；石墨烯可飽和吸收體位于環(huán)形器的公共端；環(huán)形器的輸出端連接激光分束器；激光分束器有兩路輸出，一路直接輸出激光，另一路連接波分復(fù)用器的信號(hào)端；所述的波分復(fù)用器、摻雜光纖、環(huán)形器、石墨烯可飽和吸收體、激光分束器構(gòu)成環(huán)形腔結(jié)構(gòu)的被動(dòng)調(diào)Q納秒脈沖光纖激光器，石墨烯飽和吸收體作為激光調(diào)Q裝置，調(diào)Q脈沖激光從激光分束器的輸出端輸出，所述的石墨烯可飽和吸收體含有石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯聚合物，采用反射式結(jié)構(gòu)。一種石墨烯被動(dòng)調(diào)Q納秒脈沖光纖激光器，其特征在于泵浦源連接波分復(fù)用器的泵浦輸入端；波分復(fù)用器的公共端連接摻雜光纖；摻雜光纖的另一端連接隔離器的一個(gè)輸入端；在隔離器的輸出端與分束器的輸入端之間設(shè)置有石墨烯可飽和吸收體；激光分束器有兩路輸出，一路直接輸出激光，另一路連接波分復(fù)用器的信號(hào)端；所述的波分復(fù)用器、 摻雜光纖、隔離器、石墨烯可飽和吸收體、激光分束器構(gòu)成環(huán)形腔結(jié)構(gòu)的被動(dòng)調(diào)Q納秒脈沖光纖激光器，石墨烯飽和吸收體作為激光調(diào)Q裝置，調(diào)Q脈沖激光從激光分束器的輸出端輸出，所述的石墨烯可飽和吸收體含有石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯聚合物，采用透射式結(jié)構(gòu)。上述的的泵浦源是半導(dǎo)體激光器、固體激光器、光纖激光器或拉曼激光器，泵浦光的中心波長λ的范圍為500nm彡λ ^ 2000nm。上述的的摻雜光纖為摻稀土元素的單模光纖或大芯徑多模光纖或光子晶體光纖。上述的的波分復(fù)用器、光纖光柵、摻雜光纖、環(huán)形器、激光分束器、隔離器為保偏型或非保偏型。上述的石墨烯被動(dòng)調(diào)Q納秒脈沖光纖激光器可直接使用或作為光纖放大器的種子源使用。上述的光纖光柵的反射率為R，R < 99%。上述的激光分束器的分束比為T (1-T)，其中0<T< 1。本實(shí)用新型石墨烯被動(dòng)調(diào)Q納秒脈沖光纖激光器具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型采用石墨烯作為可飽和吸收體用于光纖激光器被動(dòng)調(diào)Q，由于石墨烯可飽和吸收的閾值水平較低，恢復(fù)時(shí)間快，因此石墨烯被動(dòng)調(diào)Q脈沖激光能實(shí)現(xiàn)高穩(wěn)定性、高重復(fù)頻率、高脈沖能量的納秒激光脈沖輸出。2、本實(shí)用新型采用石墨烯作為可飽和吸收體用于光纖激光器被動(dòng)調(diào)Q，由于石墨烯材料具有制備簡單、成本低廉、可飽和吸收光譜范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，因此石墨烯可飽和吸收體更易于產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

圖1為實(shí)施例1石墨烯被動(dòng)調(diào)Q納秒脈沖光纖激光器的結(jié)構(gòu)圖。圖2為實(shí)施例2石墨烯被動(dòng)調(diào)Q納秒脈沖光纖激光器的結(jié)構(gòu)圖。圖3為實(shí)施例3石墨烯被動(dòng)調(diào)Q納秒脈沖光纖激光器的結(jié)構(gòu)圖。圖4為實(shí)施例4石墨烯被動(dòng)調(diào)Q納秒脈沖光纖激光器的結(jié)構(gòu)圖。圖中1、泵浦源，2、波分復(fù)用器，3、光纖光柵，4、摻雜光纖，5、石墨烯可飽和吸收體，6、環(huán)形器，7、激光分束器，8、隔離器。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合圖示1-4對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，但不僅限于以下幾種實(shí)施例。實(shí)施例1[0025]一種石墨烯被動(dòng)調(diào)Q納秒脈沖光纖激光器結(jié)構(gòu)如圖1所示。中心波長為974nm的泵浦源1連接980/1060的波分復(fù)用器2的泵浦輸入端；980/1060波分復(fù)用器2的公共端連接反射率為80%的光纖光柵3，其中心波長為1064nm，帶寬為0. 5nm ；光纖光柵3的另一端連接Im長的摻雜光纖4 ；摻雜光纖4的另一端連接反射式的石墨烯可飽和吸收體5 ；波分復(fù)用器2的信號(hào)端作為脈沖激光輸出端；反射率為80%的光纖光柵3與反射式的石墨烯可飽和吸收體5之間構(gòu)成線形激光諧振腔，石墨烯可飽和吸收體作為被動(dòng)調(diào)Q器件，被動(dòng)調(diào) Q納秒激光脈沖將從波分復(fù)用器的信號(hào)端輸出。上述的泵浦源1是單模半導(dǎo)體激光器，上述的光纖光柵3是指的光纖布拉格光柵， 上述的摻雜光纖4是指的摻鐿光纖。實(shí)施例2一種石墨烯被動(dòng)調(diào)Q納秒脈沖光纖激光器結(jié)構(gòu)如圖2所示。中心波長為1550nm的泵浦源1連接1550/2000的波分復(fù)用器2的泵浦輸入端；1550/2000的波分復(fù)用器2的公共端連接5m長的摻雜光纖4 ；摻雜光纖4的另一端連接反射率為90%的光纖光柵3，其中心波長為2000nm，帶寬為2. Onm ；光纖光柵3的另一端作為被動(dòng)調(diào)Q脈沖激光輸出端；1550/2000 的波分復(fù)用器2的信號(hào)端連接反射式的石墨烯可飽和吸收體5 ；反射式的石墨烯可飽和吸收體5與反射率為90%的光纖光柵3之間構(gòu)成線形激光諧振腔；被動(dòng)調(diào)Q激光脈沖將從光纖光柵的另一端輸出。上述的泵浦源1是摻鉺光纖激光器，上述的光纖光柵3是指的光纖布拉格光柵，上述的摻雜光纖4是指的摻銩光纖。實(shí)施例3一種石墨烯被動(dòng)調(diào)Q納秒脈沖光纖激光器結(jié)構(gòu)如圖3所示。中心波長為980nm的泵浦源1連接980/1550的波分復(fù)用器2的泵浦輸入端；980/1550的波分復(fù)用器2的公共端連接:3m長的摻雜光纖4 ；摻雜光纖4的另一端連接環(huán)形器6的一個(gè)輸入端；反射式的石墨烯可飽和吸收體5位于環(huán)形器6的公共端；環(huán)形器6的輸出端連接分束比為10 90的 1x2結(jié)構(gòu)的激光分束器7 ；激光分束器7有兩路輸出，10%的一路直接輸出激光，90%的一路連接980/1550的波分復(fù)用器2的信號(hào)端；980/1550的波分復(fù)用器2、摻雜光纖4、環(huán)形器6、 反射式的石墨烯可飽和吸收體5和分束比為10 90的1x2結(jié)構(gòu)的激光分束器7 —起構(gòu)成環(huán)形腔結(jié)構(gòu)的被動(dòng)調(diào)Q納秒脈沖光纖激光器，反射式的石墨烯飽和吸收體5作為激光調(diào)Q 裝置，調(diào)Q脈沖激光將從激光分束器7的10%的輸出端輸出。上述的泵浦源1是單模半導(dǎo)體激光器，上述的摻雜光纖4是指的摻鉺光纖，上述的環(huán)形器6是三端口環(huán)形器。實(shí)施例4一種石墨烯被動(dòng)調(diào)Q納秒脈沖光纖激光器結(jié)構(gòu)如圖4所示。中心波長為980nm的泵浦源1連接980/1060的波分復(fù)用器2的泵浦輸入端；980/1060的波分復(fù)用器2的公共端連接Im長的摻雜光纖4 ；摻雜光纖4的另一端連接隔離器8的一個(gè)輸入端；隔離器8的輸出端與激光分束器7的輸入端之間設(shè)置有透射式的石墨烯可飽和吸收體5，激光分束器7 有兩路輸出，10%的一路直接輸出激光，90%的一路連接980/1060的波分復(fù)用器2的信號(hào)端；980/1060的波分復(fù)用器2、摻雜光纖4、隔離器8、透射式的石墨烯可飽和吸收體5和分束比為10 90的1x2結(jié)構(gòu)的激光分束器7 —起構(gòu)成環(huán)形腔結(jié)構(gòu)的被動(dòng)調(diào)Q納秒脈沖光纖
6激光器，透射式的石墨烯飽和吸收體5作為激光調(diào)Q裝置，調(diào)Q脈沖激光將從激光分束器7 的10%的輸出端輸出。 上述的泵浦源1是單模半導(dǎo)體激光器，上述的摻雜光纖4是指的摻鐿光纖，上述的環(huán)形器6是三端口環(huán)形器，上述的隔離器8是偏振無關(guān)隔離器。
權(quán)利要求1.一種石墨烯被動(dòng)調(diào)Q納秒脈沖光纖激光器，其特征在于泵浦源(1)連接波分復(fù)用器(2)的泵浦輸入端；波分復(fù)用器( 的公共端連接光纖光柵(3)；光纖光柵C3)的另一端連接摻雜光纖；摻雜光纖(4)的另一端連接石墨烯可飽和吸收體(5)；波分復(fù)用器(2) 的信號(hào)端作為脈沖激光輸出端；光纖光柵(3)與石墨烯可飽和吸收體(5)之間構(gòu)成線形激光諧振腔；石墨烯飽和吸收體( 作為激光調(diào)Q裝置，調(diào)Q脈沖激光從激光分束器(7)的輸出端輸出，所述的石墨烯可飽和吸收體(5)含有石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯聚合物，采用反射式結(jié)構(gòu)。
2.—種石墨烯被動(dòng)調(diào)Q納秒脈沖光纖激光器，其特征在于泵浦源(1)連接波分復(fù)用器(2)的泵浦輸入端；波分復(fù)用器( 的公共端連接摻雜光纖(4)；摻雜光纖(4)的另一端連接光纖光柵⑶；光纖光柵⑶的另一端作為脈沖激光輸出端；波分復(fù)用器⑵的信號(hào)端連接石墨烯可飽和吸收體(5)；石墨烯可飽和吸收體(5)與光纖光柵(3)之間構(gòu)成線形激光諧振腔；石墨烯飽和吸收體( 作為激光調(diào)Q裝置，調(diào)Q脈沖激光從激光分束器(7)的輸出端輸出，所述的石墨烯可飽和吸收體(5)含有石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯聚合物，采用反射式結(jié)構(gòu)。
3.—種石墨烯被動(dòng)調(diào)Q納秒脈沖光纖激光器，其特征在于泵浦源(1)連接波分復(fù)用器(2)的泵浦輸入端；波分復(fù)用器( 的公共端連接摻雜光纖(4)；摻雜光纖(4)的另一端連接環(huán)形器(6)的一個(gè)輸入端；石墨烯( 位于環(huán)形器(6)的公共端；環(huán)形器(6)的輸出端連接激光分束器(7)；激光分束器(7)有兩路輸出，一路直接輸出激光，另一路連接波分復(fù)用器O)的信號(hào)端；所述的波分復(fù)用器O)、摻雜光纖G)、環(huán)形器(6)、石墨烯可飽和吸收體(5)、激光分束器(7)、構(gòu)成環(huán)形腔結(jié)構(gòu)的被動(dòng)調(diào)Q納秒脈沖光纖激光器，石墨烯飽和吸收體(5)作為激光調(diào)Q裝置，調(diào)Q脈沖激光從激光分束器(7)的輸出端輸出，所述的石墨烯可飽和吸收體(5)含有石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯聚合物，采用反射式結(jié)構(gòu)。
4.一種石墨烯被動(dòng)調(diào)Q納秒脈沖光纖激光器，其特征在于泵浦源(1)連接波分復(fù)用器(2)的泵浦輸入端；波分復(fù)用器( 的公共端連接摻雜光纖；摻雜光纖(4)的另一端連接隔離器(8)的一個(gè)輸入端；在隔離器(8)的輸出端與分束器(7)的輸入端之間設(shè)置有石墨烯可飽和吸收體(5)；激光分束器(7)有兩路輸出，一路直接輸出激光，另一路連接波分復(fù)用器O)的信號(hào)端；所述的波分復(fù)用器O)、摻雜光纖G)、隔離器(8)、石墨烯可飽和吸收體(5)、激光分束器(7)、構(gòu)成環(huán)形腔結(jié)構(gòu)的被動(dòng)調(diào)Q納秒脈沖光纖激光器，石墨烯飽和吸收體(5)作為激光調(diào)Q裝置，調(diào)Q脈沖激光從激光分束器(7)的輸出端輸出，所述的石墨烯可飽和吸收體(5)含有石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯聚合物，采用透射式結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2或權(quán)利要求3或權(quán)利要求4所述的一種石墨烯被動(dòng)調(diào) Q納秒脈沖光纖激光器，其特征在于所述的泵浦源(1)是半導(dǎo)體激光器、固體激光器、光纖激光器或拉曼激光器，泵浦光的中心波長λ的范圍為500nm< λ < 2000nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2或權(quán)利要求3或權(quán)利要求4所述的一種石墨烯被動(dòng)調(diào) Q納秒脈沖光纖激光器，其特征在于所述的摻雜光纖(4)為摻稀土元素的單模光纖或大芯徑多模光纖或光子晶體光纖。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2或權(quán)利要求3或權(quán)利要求4所述的一種石墨烯被動(dòng)調(diào) Q納秒脈沖光纖激光器，其特征在于所述的波分復(fù)用器O)、光纖光柵(3)、摻雜光纖0)、 環(huán)形器(6)、激光分束器(7)、隔離器(8)為保偏型或非保偏型。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的一種石墨烯被動(dòng)調(diào)Q納秒脈沖光纖激光器，其特征在于所述的光纖光柵的反射率為R，R < 99%。
9.根據(jù)權(quán)利要求3或權(quán)利要求4所述的一種石墨烯被動(dòng)調(diào)Q納秒脈沖光纖激光器，其特征在于所述的激光分束器(7)的分束比為T (I-T)，其中0 < T < 1。
專利摘要一種石墨烯被動(dòng)調(diào)Q納秒脈沖光纖激光器，屬于激光技術(shù)及其非線性光學(xué)領(lǐng)域。泵浦源(1)連接波分復(fù)用器(2)的泵浦輸入端；波分復(fù)用器(2)的公共端連接光纖光柵(3)；光纖光柵(3)的另一端連接摻雜光纖(4)；摻雜光纖(4)的另一端連接石墨烯可飽和吸收體(5)；波分復(fù)用器(2)的信號(hào)端作為脈沖激光輸出端；光纖光柵(3)與石墨烯可飽和吸收體(5)之間構(gòu)成線形激光諧振腔；石墨烯飽和吸收體(5)作為激光調(diào)Q裝置，調(diào)Q脈沖激光從激光分束器(7)的輸出端輸出。石墨烯材料具有制備簡單、成本低廉、可飽和吸收光譜范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，因此石墨烯可飽和吸收體更易于產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
文檔編號(hào)H01S3/11GK202172208SQ201120156568
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月17日
發(fā)明者劉江, 王璞 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)