基于非线性光学材料二硫化钼的被动调Q光纤激光器制造技术

本发明专利技术涉及一种基于非线性光学材料二硫化钼被动调Q光纤激光器，属于激光技术及其非线性光学领域。该激光器包括泵浦源、波分复用器、掺杂光纤、二硫化钼可饱和吸收体、单模光纤、环形器、隔离器、光纤光栅、光纤耦合器及透镜。由于少数层二硫化钼在中红外波段具有非线性可饱和吸收特性，可实现高脉冲能量、纳秒量级的脉冲激光输出。此外，通过控制二硫化钼材料的层数及缺陷，可得到不同的能量带隙以满足不同响应光谱范围，进而实现二硫化钼可饱和吸收体在不同激光波段的运转。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种二硫化钥被动调Q光纤激光器，属于激光技术及其非线性光学领 域。 基于非线性光学材料二硫化钼的被动调Q光纤激光器
技术介绍
类石墨烯二硫化钥是由六方晶系的单层或多层二硫化钥组成的具有三明治夹 心层状结构的化合物。作为一类重要的二维层状纳米材料，二硫化钥在催化、能量存储、复 合材料、场效应晶体管、传感器、光电器件等领域应用广泛。与具有二维层状结构的石墨烯 不同，二硫化钥具有特殊的能带结构。它的布里渊区的能带是一个平面，面上的每一个点与 布里渊区中心的连线都构成一波数矢量，而且每一个波数矢量都有与之相对应的能级。相 比于石墨烯的零能带隙，二硫化钥存在1. 29?1. 90eV的能带隙。其中二硫化钥晶体的能 带隙为Eg = 1. 29eV，电子跃迁方式为非坚直跃迁；当层数降低时，由于量子限域效应，能隙 不断扩大，单层二硫化钥的能带隙达到了 1. 90eV，同时电子的跃迁方式变为坚直跃迁。由于 二硫化钥存在可调控的能带隙而在光电器件领域拥有更光明的前景。一般的化学、物理法 难以制备出具有层状结构的二硫化钥，采用脉冲激光溅射方法制备，层数均匀、稳定性高、 响应光谱范围宽，有望成为新一代非线性光学可饱和吸收体可饱和吸收体。
技术实现思路
本专利技术提出了一种基于非线性光学材料二硫化钥的被动调Q光纤激光器，其利用 二硫化钥的非线性可饱和吸收特性实现高脉冲能量、纳秒量级脉冲激光输出。 为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。 -种基于非线性光学材料二硫化钥的被动调Q光纤激光器，其特征在于：采用线 形腔结构，泵浦源通过波分复用器的泵浦输入端将泵浦光耦合注入稀土掺杂的增益光纤 中；掺杂光纤的另一端连接光纤耦合器，光纤耦合器的一端作为脉冲激光输出端，另一端与 二硫化钥可饱和吸收体连接。波分复用器的另一端连接高反射率（>99%)的光纤光栅，与 二硫化钥可饱和吸收体共同构成激光器的线形谐振腔。二硫化钥可饱和吸收体作为激光器 中的被动调Q器件，采用脉冲激光溅射法制备，沉积到宽带高反射镜上，采用反射式结构。 -种基于非线性光学材料二硫化钥的被动调Q光纤激光器，其特征在于：采用线 形腔结构，泵浦源与波分复用器的泵浦输入端连接，将泵浦光注入到稀土掺杂的增益光纤 中；增益光纤的另一端与二硫化钥可饱和吸收体相连，对腔内激光进行调制，产生脉冲激 光；低反射率（30?90% )的光纤光栅的作为脉冲激光输出端；波分复用器的另一端连接 高反射率（>99% )的光纤光栅，与低反射率光纤光栅构成谐振腔的腔镜形成腔内激光振 荡。所述的二硫化钥可饱和吸收体是采用脉冲激光溅射法制备，将二硫化钥材料附着于一 段拉锥处理后的光纤倏逝场侧面，并耦合接入谐振腔内形成。 -种基于非线性光学材料二硫化钥的被动调Q光纤激光器，其特征在于：采用环 形腔结构，泵浦源连接波分复用器的泵浦输入端，将泵浦光注入到稀土掺杂的增益光纤中； 增益光纤后依次连接隔离器与光纤耦合器；光纤耦合器有两个端口，一路直接作为激光输 出端，另一端将光束耦合至准直一聚焦系统中，并将二硫化钥可饱和吸收体置于聚焦后的 光斑处；为降低重频，接入一段单模光纤；单模光纤的另一端与波分复用器的第三端口相 连构成环形谐振腔。所述的二硫化钥可饱和吸收体采用脉冲激光溅射法制备，将二硫化钥 材料均匀地沉积到二氧化硅衬底上，由于衬底具有一定的透射率，可采用透射式结构进行 被动调Q。 -种基于非线性光学材料二硫化钥的被动调Q全光纤激光器，其特征在于：泵浦 源连接波分复用器的泵浦输入端；波分复用器的公共端与稀土掺杂的增益光纤相连；增益 光纤的另一端口直接与沉积有二硫化钥材料的宽带全反射金镜耦合；调Q脉冲激光从具有 一定透射率的光纤光栅输出。 -种基于非线性光学材料二硫化钥的被动调Q光纤激光器，其特征在于：采用环 形腔结构，泵浦源连接波分复用器的泵浦输入端，将泵浦光注入到稀土掺杂的增益光纤中； 增益光纤后依次连接隔离器与光纤稱合器；光纤稱合器有两个端口，一端直接作为激光输 出端，另一端与光纤锥区内沉积有二硫化钥的可饱和吸收体直接相连；后连接一段单模光 纤提高单脉冲能量，并与波分复用器的第三端口连接构成环形腔结构。 一种基于非线性光学材料二硫化钥的被动调Q光纤激光器，其特征在于：采用环 形腔结构，泵浦源连接波分复用器的泵浦输入端，将泵浦光注入到稀土掺杂的增益光纤中； 增益光纤后连接光纤耦合器；光纤耦合器有两个端口，一路直接作为激光输出端，另一段与 单模光纤连接后接入环形器；环形器的二端口将激光耦合至准直一聚焦系统中，并将二硫 化钥可饱和吸收体置于聚焦后的光斑处；为构成反射式调Q结构，在光路另一段放置宽带 全反射金镜；环形器的第三端口与波分复用器的第三端口相连构成环形腔结构。 所述二硫化钥可饱和吸收体采用脉冲激光溅射法制备，层数均匀，稳定性强，结构 灵活，可将二硫化钥样品直接沉积在全反射金镜或介质反射镜上，或将二硫化钥样品直接 沉积于光纤端面；或将材料沉积于侧面抛光的光纤凹槽区或拉锥处理后的光纤锥区。 所述增益光纤为掺杂稀土元素中的一种或多种的单模光纤或大芯径多模光纤或 光子晶体光纤或微结构光纤。 所述波分复用器、增益光纤、光纤耦合器、光纤光栅、隔离器、单模光纤、环形器为 保偏型或非保偏型。 所述二硫化钥被动调Q光纤激光器可直接使用或为光纤放大器提供稳定的种子 源。 与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果。 1、本专利技术采用二硫化钥作为可饱和吸收体用于被动调Q光纤激光器，由于二硫化 钥可饱和吸收的光谱范围与其层数、缺陷等结构密切相关，可通过操控生产过程制备出不 同响应波长的可饱和吸收体。采用脉冲激光溅射法制备二硫化钥可饱和吸收体，稳定性高、 材料较为均匀、恢复时间快，可实现高稳定性、高重复频率、高脉冲能量的调Q激光脉冲输 出。 2、本专利技术采用二硫化钥作为可饱和吸收体用于被动调Q光纤激光器，由于二硫化 钥材料具有成本低廉、可饱和吸收光谱范围宽、插入损耗小等优点，易于实现全光纤结构的 被动调Q光纤激光器，结构简单，不需外加调制源。 【附图说明】 图1为实施例1二硫化钥被动调Q光纤激光器的结构图。 图2为实施例2二硫化钥被动调Q光纤激光器的结构图。 图3为实施例3二硫化钥被动调Q光纤激光器的结构图。 图4为实施例4二硫化钥被动调Q光纤激光器的结构图。 图5为实施例5二硫化钥被动调Q光纤激光器的结构图。 图6为实施例6二硫化钥被动调Q光纤激光器的结构图。 图中：1、泵浦源，2、波分复用器，3、增益光纤，4、光纤耦合器，5、二硫化钥可饱和吸 收体，6、高反射率光纤光栅，7、低反射率光纤光栅，8、隔离器，9、准直一聚焦系统，10、单模 光纤，11、环形器，12、宽带全反射镜 【具体实施方式】 以下结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。 实施例1 -种基于非线性光学材料二硫化钥的被动调Q全光纤激光器结构如图1所示。中 心波长为974nm的泵浦源1通过980/1550的波分复用器2的泵浦输入端将泵浦光耦合注 入3米长的增益光纤3中；增益光纤3的另一端连接20/80的光纤耦合器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于非线性光学材料二硫化钼的被动调Q光纤激光器，其特征在于：该激光器采用线形腔结构，泵浦源(1)通过波分复用器(2)的泵浦输入端将泵浦光耦合注入稀土掺杂的增益光纤(3)中；增益光纤(3)的另一端连接光纤耦合器(4)，光纤耦合器(4)的一端作为脉冲激光输出端，另一端与二硫化钼可饱和吸收体(5)连接；波分复用器(2)的另一端连接高反射率的光纤光栅(6)，与二硫化钼可饱和吸收体(5)共同构成激光器的线形谐振腔；二硫化钼可饱和吸收体(5)作为激光器中的被动调Q器件，采用脉冲激光溅射法制备，沉积到宽带全反射镜上，采用反射式结构。

【技术特征摘要】
1. 一种基于非线性光学材料二硫化钥的被动调Q光纤激光器，其特征在于：该激光器 采用线形腔结构，泵浦源（1)通过波分复用器（2)的泵浦输入端将泵浦光耦合注入稀土掺 杂的增益光纤（3)中；增益光纤（3)的另一端连接光纤耦合器（4)，光纤耦合器（4)的一端 作为脉冲激光输出端，另一端与二硫化钥可饱和吸收体（5)连接；波分复用器（2)的另一端 连接高反射率的光纤光栅（6)，与二硫化钥可饱和吸收体（5)共同构成激光器的线形谐振 腔；二硫化钥可饱和吸收体（5)作为激光器中的被动调Q器件，采用脉冲激光溅射法制备， 沉积到宽带全反射镜上，采用反射式结构。2. -种基于非线性光学材料二硫化钥的被动调Q光纤激光器，其特征在于：采用线形 腔结构，泵浦源（1)与波分复用器（2)的泵浦输入端连接，将泵浦光注入到稀土掺杂的增益 光纤⑶中；增益光纤⑶的另一端与二硫化钥可饱和吸收体（5)相连，对腔内激光进行调 制，产生脉冲激光；低反射率的光纤光栅（7)的作为脉冲激光输出端；波分复用器（2)的另 一端连接高反射率的光纤光栅（6)，与低反射率光纤光栅（7)构成谐振腔的腔镜形成腔内 激光振荡；所述的二硫化钥可饱和吸收体是采用脉冲激光溅射法制备，将二硫化钥材料附 着于一段拉锥处理后的光纤倏逝场侧面，并耦合接入谐振腔内形成。3. -种基于非线性光学材料二硫化钥的被动调Q光纤激光器，其特征在于：采用环形 腔结构，泵浦源（1)连接波分复用器（2)的泵浦输入端，将泵浦光注入到稀土掺杂的增益光 纤（3)中；增益光纤（3)后依次连接隔离器（8)与光纤耦合器（4);光纤耦合器（4)有两个 端口，一路直接作为激光输出端，另一端将光束耦合至准直一聚焦系统（9)中，并将二硫化 钥可饱和吸收体（5)置于聚焦后的光斑处；为降低重频，接入一段单模光纤（10);单模光 纤的另一端与波分复用器（2)的第三端口相连构成环形谐振腔。所述的二硫化钥可饱和吸 收体采用脉冲激光溅射法制备，将二硫化钥材料均匀地沉积到二氧化硅衬底上，由于衬底 具有一定的透射率，可采用透射式结构进行被动调Q。4. 一种基于非线性光学材料二硫化钥的被动调Q光纤激光器，其特征在于：泵浦源（1) 连接波分复用器（2)的泵浦输入端；波分复用器（2)的公共端与稀土掺杂的增益光纤（3) 相连；增益光纤（3)的另一端口直接与沉积有二硫化钥材料的宽带全反射金镜（5)耦合； 调Q脉冲激光从具有一定透射率的光纤光栅（7)输出。5. -种基于非线性光学材料二硫化钥的被动调Q光纤激光器，其特征在于：采用环形...

【专利技术属性】
技术研发人员：王璞，任军，张怀金，于浩海，王树贤，陈延学，梅良模，
申请(专利权)人：北京工业大学，山东大学，
类型：发明
国别省市：北京;11