一種基于石墨烯調q的脈沖型光纖窄線寬激光器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光纖技術、光學工程和材料工程技術領域，具體涉及光纖通信、光纖傳感和光纖激光器技術。
【背景技術】
[0002]光纖激光器作為一種十分重要的光學器件，由于其體積小，成本低，易于集成的諸多優點被廣泛應用于工業加工、醫療、通信、傳感等領域。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、可遠程控制等特性，使得其在光纖通信，光纖傳感等領域的應用都有十分重要的意義。
[0003]在傳感與通信領域，常用的調Q方法有轉鏡調Q、電光調Q、聲光調Q、與飽和吸收調Q等。前三種方法中諧振腔損耗由外部驅動源控制，稱為主動調Q。后一種方法中，諧振腔損耗取決于腔內激光光強，稱為被動調Q。目前，對調Q激光器的要求越來越高。傳統的調Q激光器受材料，成本及技術工藝的限制，存在調制模塊復雜，調制速率慢，輸出不夠穩定等缺陷，不利于集成和長距離傳輸。
[0004]傳統的調Q激光器不利于集成和長距離傳輸不足，成為滿足實際應用需求的一些問題。
【發明內容】
[0005]針對上述存在問題或不足，本發明提供了一種基于石墨烯調Q的脈沖型光纖窄線寬激光器，解決了傳統調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區域完全包裹石墨稀薄膜，以石墨稀作為DFB窄線寬腔的調Q材料即飽和吸收體，實現栗浦光功率速率大于5MHz的快速調整石墨烯對DFB復合腔的損耗，產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，石墨稀薄膜包裹區域為DFB區域，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區域完全包裹一層石墨烯薄膜，作為飽和吸收體，用于對DFB產生的窄線寬激光進行調Q激光輸出。
[0011]本發明的工作過程為:將基于石墨烯調Q的脈沖型光纖窄線寬激光器連接一個波分復用耦合器，將980納米波段的連續栗浦光注入波分復用耦合器的輸入端，此栗浦光在激光器中產生1550納米波段的窄線寬激光，由于DFB區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構成的復合腔的損耗降低，激發閾值瞬間降低，形成中心波長為1550納米的窄線寬激光脈沖輸出，最后在波分復用親合器的輸出端輸出。
[0012]本發明中，單層石墨烯起到了最主要的作用，實現對分布式反饋布拉格光纖光柵窄線寬激光的調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性質，其中飽和吸收是它最典型的特性之一。當輸入的光波強度超過閾值時，這獨特的吸收性質會開始變得飽和。這種非線性光學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，石墨烯很容易就變得飽和，進而可以實現對DFB產生的中心波長1550納米波段的激光進行調Q，產生脈沖型窄線寬激光的輸出。
[0013]綜上所述，本發明具有成本低，結構簡單，穩定性好，調制速率快，輸出線寬窄，易于集成的優點，在光纖通信及光纖傳感領域具有廣泛的應用前景。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明的三維結構示意圖；
[0015]圖2是本發明的實施系統圖；
[0016]圖3是本發明的時域實驗結果示意圖；
[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-波分復用耦合器。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖以及具體實施例對本發明作進一步描述:
[0021 ]結合圖1、圖2所示，在摻鉺光纖上制作一個2厘米的DFB，一端連接波分復用耦合器。用氫氟酸腐蝕去除DFB區域的光纖包層，并在腐蝕的DFB區域包裹石墨烯，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，石墨稀薄膜包裹區域為DFB區域，長度為2厘米。
[0023]圖3是本發明的時域實驗結果示意圖，表明光功率在時間軸上的分布趨勢。將980納米連續栗浦激光注入波分復用耦合器的輸入端，輸出端連接光譜儀和示波器。980納米栗浦光在摻鉺的DFB中，產生1550納米波段的激光，如圖4所示。由于DFB區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Q特性，當980栗浦光功率增加到石墨烯飽和吸收閾值后，在波分復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，就能實現對脈沖激光的開關輸出，如圖5所示。
【主權項】
1.一種基于石墨烯調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區域完全包裹石墨稀薄膜，以石墨稀作為DFB窄線寬腔的調Q材料即飽和吸收體，實現栗浦光功率速率大于5MHz的快速調整石墨烯對DFB復合腔的損耗，產生高頻脈沖激光輸出。2.如權利要求1所述基于石墨烯調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，石墨稀薄膜包裹區域為DFB區域，長度為2厘米。3.如權利要求1所述基于石墨烯調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區域完全包裹一層石墨烯薄膜，作為飽和吸收體，用于對DFB產生的窄線寬激光進行調Q激光輸出。4.如權利要求1所述基于石墨烯調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Q的脈沖型光纖窄線寬激光器連接一個波分復用耦合器，將980納米波段的連續栗浦光注入波分復用耦合器的輸入端，此栗浦光在激光器中產生1550納米波段的窄線寬激光，由于DFB區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構成的復合腔的損耗降低，激發閾值瞬間降低，形成中心波長為1550納米的窄線寬激光脈沖輸出，最后在波分復用親合器的輸出端輸出。
【專利摘要】本發明涉及光纖技術、光學工程和材料工程技術領域，具體涉及一種基于石墨烯調Q的脈沖型光纖窄線寬激光器。本發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區域完全包裹石墨烯薄膜，以石墨烯作為DFB窄線寬腔的調Q材料即飽和吸收體，實現泵浦光功率速率大于5MHz的快速調整石墨烯對DFB復合腔的損耗，產生高頻脈沖激光輸出。本發明實現了一種對光纖激光諧振腔進行調Q的全光纖脈沖型窄線寬激光器，其具有成本低，結構簡單，穩定性好，調制速率快，輸出線寬窄，易于集成等諸多優點，在光纖通信及光纖傳感領域具有廣泛的應用前景。
【IPC分類】H01S3/11, H01S3/067
【公開號】CN105633788
【申請號】CN201610159097
【發明人】庾財斌, 吳宇, 姚佰承, 饒云江
【申請人】電子科技大學
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年3月21日