基于碳纳米管和石墨烯的超快激光锁模

基于碳纳米管和石墨烯的超快激光锁模

Z.Sun,T.Hasan,A.C.Ferrari

Department of Engineering, University of Cambridge, 9 JJ Thomson Avenue, Cambridge, CB3 0FA, UK

摘要:超快激光器在很多应用中扮演越来越重要的角色。碳纳米管和石墨烯已经成为有前途的新颖的饱和吸收体应用于被动锁模。本文,我们回顾了最近关于这两种碳纳米材料在超快光学中的开发进展。

关键词:碳纳米管,石墨烯,锁模,激光器,超快光子

1介绍

超快激光器应用于多个领域,从光通信到医疗诊断和工业原料加工。过去的二十年,新的增益介质(Ti:sapphire)和锁模技术(Kerr-lens mode-locking[1–4] and Semiconductor Saturable Absorber Mirrors (SESAMs))的发展已经改变了超快激光的发展前景。这些进步,特别是新锁模技术的实现,使得超快脉冲的应用比以往任何时候都更加广泛。然而,当前的锁模技术仍然遇到了缺点。例如,克尔棱镜锁模激光器通常需要外部的扰动以便达到锁模的目的,而且对偏差非常敏感。SESAMs是复杂的量子阱设备,与分子束外延在分布式布拉格反射器组装。后增长处理(离子注入)通常是需要减少响应时间。这些限制激发了关于新材料、新设计和创新型技术的研发。

离子掺杂固体、光纤、半导体、液体和气基等传统的激光器本质上可操作的波长范围有限,因为增益介质转换的限制。举例说明,狄:蓝宝石激光器的工作波长为065-1.1um。非线性效应(光参量发生和拉曼散射)已广泛应用于光放大,尤其是超快脉冲的放大,由于带宽增益、光谱范围和获得带宽、、、、、?。拉曼放大:,通常用来研究超出稀土光纤光谱范围的信号。基于拉曼放大可以允许带宽增益在任何波长范围通过硅的传输窗口(~300-2300nm)。随着高功率光纤激光器泵浦技术和级联拉曼光纤激光器的发展,高效率的泵浦系统在整个波段都是可以应用的,提供拉曼增益系数超过了-70dB。

饱和吸收体是被动锁模的关键,传统的饱和吸收体,例如有机染料、彩色滤光镜、离子掺杂晶体,有严重的局限性和性能稳定性,缓慢的响应时间、可操作波长短、昂贵的制造和集成方式,低损耗阈值。寻找可替换的材料刻不容缓。单层碳纳米管由于具有亚皮秒的恢复时间、机械性能稳定、环境不敏感等特性,已经成为新型克饱和吸收体的材料。单层碳纳米管锁模超快激光器已经通过多种应用得到了论证(工业测量、材料处理、光学采样、数据模式恢复、光学频率计量和光学相干断层扫描)。石墨烯已经得到关注,作为新的可饱和吸收体,具有超快的恢复时间和超宽带操作范围。

2单层碳纳米管锁模激光器

基于碳纳米管的可饱和吸收体已经成功应用于多种激光器:固体、光纤、半导体和波导。各种技术实现了制造单层碳纳米管刻可饱和吸收体。喷涂,直接生长或者转移,高分子复合材料、聚合物光纤。

不同的方法已经被用来集成SWNTSAs激光


© 2022 实用范文网 | 联系我们: webmaster# 6400.net.cn