Mid-infrared lasers at 3 μm waveband have many important applications such as remote sensing, medical treatment, industrial processing, gas detection, free space optical communication and so on. With regard to urgent market demands of mid-infrared ultrashort pulse lasers with the shortage of mid-infrared mode-locked devices, MXene saturable absorber based Erbium-doped fluoride (Er: ZBLAN) fiber lasers at 3 μm waveband is proposed. This project aims to master controllable preparation of MXene nanomaterials in order to satisfy the study in mid-infrared fiber lasers at 3 μm waveband. By using the nonlinear optical measurement system, mid-infrared nonlinear optical properties of MXene will be revealed. The relationship between the mode-locked pulse characteristic and the parameters of saturable absorber and laser cavity will be studied both theoretically and experimentally. By optimizing the MXene saturable absorber structure and cavity design, excellent performance mode-locked pulses from 3 μm Er: ZBLAN fiber laser will be obtained. This study will make a deeper understanding of the nonlinear optical properties of MXene in mid-infrared region. Moreover, it will also provide theoretical and experimental acknowledgements to the development of the ultrashort pulse lasers in mid-infrared region.
中红外3μm波段激光技术在遥感、医疗、工业加工、气体探测、自由空间光通信等领域有着极其重要的应用。面对目前中红外超短脉冲激光器的市场需求以及可选择的中红外波段锁模器件稀缺的现状,本项目拟开展基于MXene可饱和吸收体的掺Er氟化物(Er:ZBLAN)锁模光纤激光器的研究。掌握MXene材料的可控制备技术,为中红外3μm波段激光器的研究提供物质基础;测试其在中红外3μm波段的非线性光学特性,揭示MXene与中红外3μm激光的高效作用机理;理论和实验研究Er:ZBLAN光纤激光器中,锁模脉冲的性质与可饱和吸收体参数、激光腔参数的之间的联系;优化可饱和吸收器件的结构及腔的设计,实现基于MXene的中红外3μm波段高能超短脉冲的稳定输出。本课题的开展可深入MXene材料在中红外波段非线性光学特性的理解,为中红外波段锁模激光器的发展提供理论基础和实验依据。
本项目从MXene的非线性光学特性的调控方法出发,重点研究了MXene纳米片和氟化MXene量子点两类材料。揭示了这两类材料与脉冲激光的相互作用机理及响应参数,取得了多项研究成果,实现了用于近红外-中红外的光纤激光器的高性能二维材料和高性能的腔结构,掌握了二维材料非线性光调制的关键技术。项目已完成通过表面官能团对MXene非线性参数的调控,并制备了基于氟化MXene的光波导调制器件,实现了其在光纤激光器中的应用。另外,总结了二维材料的制备、转移和器件制作的方法,以及光纤激光器的设计方案,研究了材料非线性参数对光纤激光器性能的影响。在此基础上,分别设计了以增益介质为掺Yb、掺Er以及Er3+: ZBLAN的几种光纤的激光器,并在这些激光腔内实现了锁模/调Q脉冲的输出等应用。
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数据更新时间:2023-05-31
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