非线性参数可调的碳纳米管吸收体研究

Carbon nanotube has strong optical anisotropy in absorption spectrum.The absorber made from aligned carbon nanotubes has virtues of less non-saturable losses and optical scattering. In addition, continuous adjustable modulation depths could be obtained when the aligned carbon nanotubes absorber evolves around the injection light, which make the same absorber be able to be used for both solid-state mode locking and fiber laser mode locking. mechanical stretching and Langmuir-Blodgett are adopted in this project to align carbon nanotubes in polymer and on the surface of the glass or quartz respectively. The absorbers fabricated by these methods can be used in fiber laser and solid-state laser mode locking.

碳纳米管对光具有偏振吸收的特点。将碳纳米管进行排列而制成的饱和吸收体，具有非饱和损耗少，光散射少等优点。此外，将定向排列的碳纳米管制作的吸收体相对于入射光旋转，可以得到连续可调的调制深度，使得同一片吸收体既可以用于固体激光器锁模，也可以用于光纤激光器锁模。本项目分别采用机械拉伸法和LB法实现碳纳米管在聚合物中的排列和碳纳米管在玻璃或石英表面的排列，进而研制出相应的吸收体，用于光纤激光器和固体激光器被动锁模。

饱和吸收体是超快激光的核心部件。宽带吸收体具有制作方法简单，工作波长宽等优点，有望取代半导体饱和吸收镜。但是，目前的宽带吸收体在很多性能方面不如半导体饱和吸收镜，因此限制了其实用化。该项目是为提高宽带吸收体性能而提出的。通过采用若干制备方法去研究更具有实用性的宽带吸收体，进而提高相应锁模及调Q激光器的性能。在使用的材料类型方面，我们先后研究了单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、多壁碳纳米管，石墨烯、氧化石墨烯及还原氧化石墨烯、碲化铋、硫化钼、硫化钨及黑磷等。吸收体材料应用方式有薄膜材料和液体溶液方式，我们创新性地研究了若干种吸收体制备方法，如垂直生长法、液体吸收体法、拉膜法、倏逝波锁模结合吸收体法、云母衬底沉积法等并成功地用于固体调Q及光纤锁模激光器中。将研制的吸收体用于激光器中，取得了一些突破性指标。实现了最短达2纳秒的调Q脉冲宽度，是国际上采用宽带吸收体调Q所获得的最短脉冲。采用垂直生长法制备的碳纳米管吸收体用于固体锁模获得3.6瓦的平均功率，是国际上采用宽带吸收体锁模获得的最高功率。制备的氧化石墨烯墙纸吸收体，用于掺镱光纤激光器锁模，直接输出2皮秒，压缩后得到200飞秒，是采用宽带吸收体锁模的掺镱光纤激光器中的最好结果。项目负责人在全国激光学术会议及中国光学年会分会场报告做了邀请报告，介绍了我们的工作。在该项目执行期内，发表SCI收录论文10篇，EI收录论文1篇。培养博士生3人。