一种基于二硒化锆可饱和吸收体的高能量锁模光纤激光器制造技术

本发明专利技术提供了一种基于二硒化锆(ZrSe2)可饱和吸收体的高能量锁模光纤激光器，依次包括波分复用器、增益光纤、偏振控制器一、偏振无关隔离器、可饱和吸收体、偏振控制器二和输出耦合器，并搭建成环形激光器谐振腔；还包括泵浦光源，所述泵浦光源与波分复用器相连；所述锁模器件为第一光纤跳线头与第二光纤跳线头及附着在第一跳线头端面的ZrSe2二维材料构成的三明治结构。本发明专利技术还提供了一种基于二硒化锆二维材料的可饱和吸收体的制备方法，包括：取出ZrSe2粉末，将粉末加入到乙醇溶液中，超声离心，再加入聚乙烯醇(PVA)溶液，再一次超声让溶液均匀混合，得到ZrSe2‑

【技术实现步骤摘要】
一种基于二硒化锆可饱和吸收体的高能量锁模光纤激光器
[0001]本专利技术属于被动锁模光纤激光器
，具体涉及一种基于二硒化锆可饱和吸收体的高能量锁模光纤激光器。

技术介绍

[0002]与传统固体激光器相比，脉冲光纤激光器具有体积小，集成度高，制造成本低，散热效果好，光束质量高等优点。其中超短脉冲光纤(皮秒、飞秒量级)激光器是激光器研究领域的一个重要组成部分，相对于长脉冲(微米、纳秒量级)的激光，超短脉冲激光在使用过程中对加工材料周围基本不会产生任何热损伤，是一种超精密无损加工工具。因此，超短脉冲光纤激光器，在非线性光学、光通讯、精密加工、生物医疗、国防安全等领域具有极其重要的作用。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种基于二硒化锆作为产生大能量锁模的调制器的制备方法，包括以下具体步骤：
[0004]步骤1：将0.1g ZrSe2粉末加入到30mL 30％的酒精中，以制备ZrSe2分散液。将溶液置于超声波清洁器中进行8h超声剥离处理，并在离心机中以2000rpm的转速离心30min。
[0005]步骤2：将步骤1所得的ZrSe2溶液和5wt.％PVA溶液以体积比为1：1混合，在超声波清洗器中再放置4小时，制备均匀的ZrSe2‑
PVA溶液。
[0006]步骤3：将步骤2所得的150μL的分散溶液旋转涂在培养皿上，形成ZrSe2‑
PVA膜，然后将培养皿放入30℃的干燥箱中24h。
[0007]步骤4：将步骤3所得的ZrSe2‑
PVA膜从培养皿中缓慢剥离，并且切下一个1
×
1mm2的膜，并放置在跳线头端面作为一个光学调制器。
[0008]所述调节器包括第一光纤连接头与第二光纤连接头，以及光纤连接头之间的ZrSe2‑
PVA薄膜。
[0009]一种基于二硒化锆调制器的高能量锁模光纤激光器，其结构为泵浦光源依次与波分复用器、掺铒光纤、偏振控制器一、偏振无关隔离器、可饱吸收体、偏振控制器二和输出耦合器连接。
[0010]综上，本专利技术有益效果包括以下几个方面：
[0011]本专利技术提供的所述基于ZrSe2二维材料的调制器稳定性较好，故可得到稳定性较好的被动锁模脉冲。
[0012]本专利技术提供的被动高能量锁模光纤激光器，应用于通信领域常见的1.5μm波段稳定性较好，符合市场上大多数通信领域的波长需求。
附图说明
[0013]图1为本专利技术光纤激光器的结构示意图；
[0014]图2为输出光谱图(插图为2nm的发射光谱图)；
[0015]图3为脉冲序列图；
[0016]图4为单脉冲图；
[0017]图5为脉冲稳定性以及信噪比测量图。
具体实施方式
[0018]以下所述是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本专利技术的保护范围。
[0019]本专利技术的实施方案中，如图一所示，所述的光纤激光器包括顺序设置的泵浦光源(1)、波分复用器(2)、掺铒光纤(3)、偏振控制器一(4)、偏振无关隔离器(5)、锁模器件(6)、偏振控制器二(7)、输出耦合器(8)。其中，所述光纤激光器的泵浦光源(1)为波长为980nm的激光二极管光源，最大功率708mW。偏振无关隔离器(8)，其作用为保证光在环形腔内的单向传输。锁模器件(6)为可饱和吸收体，使光纤激光器产生超快激光脉冲。偏振控制器一(4)和偏振控制器二(7)用于调节光纤的双折射，从而调节腔内光的相位。输出耦合器(8)采用90：10耦合比，其中10％信号光输出用于数据的测量。
[0020]本专利技术实施方式中，泵浦源、波分复用器、偏振无关隔离器、偏振控制器和输出耦合器是业界常规选择，本专利技术不做特殊限定。
[0021]本专利技术提供的被动锁模光纤激光器，稳定性较好，可以长时间稳定工作。
[0022]取含有ZrSe2二维材料的溶液，将溶液旋转涂在培养皿上，干燥后得到ZrSe2‑
PVA薄膜，将薄膜放置在跳线头端面之间制得锁模器件。
[0023]将锁模器件连接到光纤激光器环形腔中，光纤激光器的结构包括顺序设置的泵浦光源(1)、波分复用器(2)、掺铒光纤(3)、偏振控制器一(4)、偏振无关隔离器(5)、锁模器件(6)、偏振控制器二(7)、输出耦合器(8)。泵浦源为工作在980nm波段的半导体激光器，输出耦合器具有90:10的输出比。适当增加泵浦功率和调节偏振控制器，可以得到锁模脉冲激光，记录到的脉冲激光性质如下附图所示，其中图2为光谱图，从图中可以看出，3dB的带宽仅为0.205nm，与之前的记录的工作相比，本专利技术记录的3dB的宽度更窄，这可以用单向环(UR)的滤波效应塑造光谱来解释。比较ZrSe2的带隙值(0.9
‑
1.2eV)，工作光子能量(0.79eV)较低，说明孤子的产生是由于亚带隙吸收造成的。在有限系统中，由边缘状态产生的带隙能级有助于低光子能量下的子带隙吸收。因此，我们可以得出结论，在我们的研究中看到的ZrSe2的亚带隙吸收也可能来自于其边缘态吸收。设计的环腔的净色散值为
‑
0.2213ps2。众所周知，在全异常色散状态下，应该在输出光谱中可以检测到明显的Kelly边带。然而，光谱是平滑的，没有记录Kelly侧带，从图2的插图中我们可以看出，消除Kelly侧带将显著提高脉冲的质量，这就解释了在我们的结果中看到的改善；图3为脉冲序列图，从图3可以看出其中锁模脉冲序列的顶部高度是一致的，没有明显的波动。脉冲间隔为47.122ns，重复频率为21.22MHz，与环形激光腔的往返时间匹配，表明输出脉冲归因于锁模操作；图4为单脉冲图，它显示了一个脉冲持续时间为1.022ns的单脉冲波形；图5为脉冲稳定性以及信噪比测量图。从图5可以看出，锁模光纤激光器的射频输出频谱位于基频为21.22MHz，带宽为22MHz，分辨率为1kHz。其信噪比(SNR)约为48dB。因此，如图5所示的结果表明，锁模操作具有良好的稳定性。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于二硒化锆可饱和吸收体的高能量锁模光纤激光器，其特征在于：包括泵浦光源(1)和激光谐振腔(图1)，其中，激光谐振腔由波分复用器(2)、掺铒光纤(3)、偏振控制器一(4)、偏振无关隔离器(5)、可饱和吸收体(6)、偏振控制器二(7)、输出耦合器(8)依次连接而成。所述泵浦光源(1)提供泵浦光，通过波分复用器(2)将光耦合进环形腔中，经过掺铒光纤(3)增益后，依次经过偏振控制器一(4)、偏振无关隔离器(5)、可饱和吸收体(6)、偏振控制器二(7)和输出耦合器(8)，输出耦合器(8)为90：10，其中10％输出用作数据的测量，剩余的90％继续在激光谐振腔(图1)内运转，偏振无关隔离器(5)保证了腔内光的单向传输，通过调节泵浦光源(1)的数值以及偏振控制器一(4)和偏振控制器二(7)最终得到稳定的锁模脉冲输出。2.根据权利要求1所述的一种基于二硒化锆可饱和吸收体的高能量锁模光纤激光器，其特征在于：所述泵浦光源(1)为普通单模光纤耦合的半导体光纤激光器，其中心波长为980nm，对应于掺铒光纤(3)的泵浦吸收峰。3.根据权利要求1所述的一种基于二硒化锆可饱和吸收体的高能量锁模光纤激光器，其特征在于：所述所述波分复用器(2)的工作波长是980/1550nm，其尾纤为普通单模光纤。4.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张华年，孙硕，隋志琦，杨富豪，程帅，尚新新，
申请(专利权)人：山东森格姆德激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：