基于金纳米棒/D形光纤可饱和吸收体的飞秒光纤激光器

发布时间：2023-04-21 05:10

　　飞秒激光由于具有超短的脉冲宽度、超高的峰值功率等特点,被广泛应用于医疗、工业加工、国防以及基础科学研究等领域。被动锁模是实现飞秒脉冲激光的一种有效方式,可饱和吸收体是实现锁模的核心器件。目前,常用的可饱和吸收体器件主要是半导体可饱和吸收镜,但其制备流程复杂且成本较高。随着纳米技术的发展,碳纳米管、石墨烯等二维材料受到科研工作者的广泛关注,他们的共同特点在于具有高的三阶非线性系数、响应时间短、光纤兼容性好、易于制备等。金纳米材料由于具有更高的三阶非线性系数、超快的响应时间、良好的光纤兼容性等优点,被视为一种理想的可饱和吸收体。金纳米材料的可饱和吸收特性主要源于其具有的表面等离激元共振(SPR)吸收特性。2012年,我们研究组首次利用球形金纳米颗粒做为可饱和吸收体材料,在1.5μm波段实现了调Q脉冲激光输出。但球形金纳米颗粒仅具有单一的横向SPR吸收峰,位于520 nm处,虽可利用其团聚形成的多聚体实现覆盖500-2000 nm的宽带吸收,但团聚过程较难控制,这为其应用带来了很大的限制。与球形金纳米颗粒相比,金纳米棒除了具有横向的SPR吸收峰外,还具有纵向的SPR吸收峰,且通过调节材料的长...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 锁模光纤激光器
        1.2.1 主动锁模技术
        1.2.2 被动锁模技术
    1.3 可饱和吸收体
        1.3.1 非线性光纤环形镜
        1.3.2 非线性偏振旋转
        1.3.3 半导体可饱和吸收镜
        1.3.4 碳纳米管
        1.3.5 石墨烯
        1.3.6 金纳米材料
    1.4 金纳米棒作为可饱和吸收体存在的问题
    1.5 本论文主要内容
第二章 基于金纳米棒/D形光纤可饱和吸收体的被动锁模光纤激光器理论基础
    2.1 激光谐振腔中的纵模与锁模技术
        2.1.1 激光器谐振腔与模的概念
        2.1.2 环形腔中的锁模理论
    2.2 金纳米棒的对光吸收模型
        2.2.1 局域表面等离激元共振
        2.2.2 表面等离激元耦合
    2.3 光纤中的消逝场效应
        2.3.1 麦克斯韦方程与亥姆霍兹方程
        2.3.2 弱导光纤中的波导场方程及消逝场
    2.4 本章小结
第三章 金纳米棒/D形光纤可饱和吸收体的制备及表征
    3.1 金纳米棒的制备
        3.1.1 实验试剂及实验仪器
        3.1.2 金纳米棒的生长机理及制备流程
    3.2 金纳米棒的表征
        3.2.1 透射电镜
        3.2.2 吸收光谱
    3.3 金纳米棒/D形光纤可饱和吸收体表征与分析
        3.3.1 金纳米棒与D形光纤的复合
        3.3.2 金纳米棒/D形光纤可饱和吸收体的吸收特性
    3.4 本章小结
第四章 金纳米棒/D形光纤可饱和吸收体在2μm和1.5μm波段的应用
    4.1 2 μm锁模光纤激光器
        4.1.1 可饱和吸收特性测试
        4.1.2 实验装置
        4.1.3 实验结果分析与讨论
    4.2 1.5 μm锁模光纤激光器
        4.2.1 可饱和吸收特性测试
        4.2.2 实验装置
        4.2.3 实验结果分析与讨论
    4.3 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢



本文编号：3795899