关键词：
被动锁模光纤激光器
CoTe2
可饱和吸收体
光孤子
摘要：
被动锁模光纤激光器（Passively Mode-Locked Fiber Laser,PMLFL）具备全光纤结构、输出超短脉冲、紧凑灵活、稳定性高等优势,在国防军事、生物医学、非线性光学等领域具有重要应用。获得超快光纤激光最简单有效的就是材料类被动锁模技术,新型二维材料逐渐成为PMLFL理想的可饱和吸收体（Saturable absorber,SA）。石墨烯的问世,带动了对二维材料超快激光应用的研究热潮,随后更多的二维材料涌入超快激光领域,推动着光纤激光器迅速发展。作为过渡金属硫属化合物中颇具代表性的一种二维材料,CoTe具有超高的电子迁移率、高电导性和高化学稳定性,在作为析氢反应的电催化剂、高性能的电容电极以及储能方面具有潜在的应用,但其非线性光学响应的研究还未涉及。为弥补CoTe纳米材料在超快光纤激光产生方面的空白,本文制备了基于拉锥光纤的CoTe-SA,测试验证了其良好的饱和吸收特性,并置入所搭建的负色散和正色散的掺铒光纤激光器以及正色散的掺镱光纤激光器中,产生不同类型的锁模脉冲输出,该工作体现了CoTe作为SA的潜在价值,丰富了新型二维材料在超快光纤激光领域的应用。主要研究内容如下:
（1）采用液相剥离法制备了CoTe纳米片,并对其晶体结构、形貌、纳米层厚度、光吸收能力等方面进行详细表征,实现了基于拉锥光纤的纳米材料沉积方式,制备出质量较高的CoTe纳米片SA,采用双臂平衡探测系统对制备的CoTe-SA的非线性饱和吸收特性进行测试,结果表明,制备的CoTe-SA的调制深度为2.2%,饱和光强为27.3 MW/cm。
（2）将基于CoTe纳米片作为SA应用于负色散PMLFL中。输出中心波长为1560.49 nm,基本重复频率为5.386 MHz,信噪比为55.2 d B,脉冲持续时间为1.14 ps的传统孤子。通过调整泵浦功率和偏振态,实现了二阶、三阶和四阶的紧束缚态以及束缚态谐波锁模。其次,还分析了传统孤子和束缚态两种状态下的多孤子脉冲现象和泵浦滞后现象,并对其产生机理作了阐述。
（3）将制备的CoTe-SA置入搭建的正色散掺铒光纤激光器中,得到了类型可切换的锁模脉冲输出。具体而言,常规矩形光谱耗散孤子表现出陡峭的边沿,中心波长为1567.92 nm,两边沿间的宽度为15.9 nm,基本重复频率为7.59 MHz,脉冲持续时间为35.6 ps,通过调节泵浦功率可以实现光谱带宽可调,还发现了一种更为稳定的带尖峰的矩形光谱耗散孤子;接着观察到了耗散孤子的多孤子脉冲现象和泵浦滞后现象,详细分析了由单脉冲演化至双脉冲的过程;高能量无波分裂脉冲不再具有矩形光谱特征,其较大的脉冲持续时间使其能够在较高泵浦功率下仍能维持单脉冲锁模运转,获得高单脉冲能量输出;类高斯型光谱脉冲的光谱具有高斯轮廓,特点在于其相对较小的正啁啾;调Q锁模表现出锁模状态的调Q包络调制,同时表现出锁模和调Q的特征,可以获得大的单脉冲能量输出。对产生的不同类型的孤子的形成机制分别作了简要阐述,并对不同类型的孤子从不同的性能方面作了比较。最后,搭建了基于CoTe-SA的正色散掺镱光纤激光器,输出稳定的耗散孤子,其峰值功率可以达到k W量级。通过优化偏振态,也观察到了稳定的调Q锁模现象。
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