一种基于石墨烯调q的脉冲型光纤窄线宽激光器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光纤技术、光学工程和材料工程技术领域，具体涉及光纤通信、光纤传感和光纤激光器技术。
【背景技术】
[0002]光纤激光器作为一种十分重要的光学器件，由于其体积小，成本低，易于集成的诸多优点被广泛应用于工业加工、医疗、通信、传感等领域。特别是脉冲型窄线宽光纤激光器，由于其线宽窄、信噪比高、效率高、可远程控制等特性，使得其在光纤通信，光纤传感等领域的应用都有十分重要的意义。
[0003]在传感与通信领域，常用的调Q方法有转镜调Q、电光调Q、声光调Q、与饱和吸收调Q等。前三种方法中谐振腔损耗由外部驱动源控制，称为主动调Q。后一种方法中，谐振腔损耗取决于腔内激光光强，称为被动调Q。目前，对调Q激光器的要求越来越高。传统的调Q激光器受材料，成本及技术工艺的限制，存在调制模块复杂，调制速率慢，输出不够稳定等缺陷，不利于集成和长距离传输。
[0004]传统的调Q激光器不利于集成和长距离传输不足，成为满足实际应用需求的一些问题。
【发明内容】
[0005]针对上述存在问题或不足，本发明提供了一种基于石墨烯调Q的脉冲型光纤窄线宽激光器，解决了传统调Q激光器不利于集成和长距离传输不足的问题。
[0006]该基于石墨烯调Q的脉冲型光纤窄线宽激光器，其特征在于:在一段掺铒光纤上制作一个分布反馈布拉格光栅DFB，并在制得的DFB区域完全包裹石墨稀薄膜，以石墨稀作为DFB窄线宽腔的调Q材料即饱和吸收体，实现栗浦光功率速率大于5MHz的快速调整石墨烯对DFB复合腔的损耗，产生高频脉冲激光输出。
[0007]DFB长度2厘米，掺铒光纤直径125微米，DFB区域的光纤直径为8微米，石墨烯薄膜为0.38纳米的单层石墨稀，石墨稀薄膜包裹区域为DFB区域，长度为2厘米。
[0008]其制备方法具体为:
[0009]步骤1、在一段掺铒光纤上，用氢氟酸腐蚀去除光纤包层，制作一个DFB；
[0010]步骤2、在步骤I腐蚀制得的DFB区域完全包裹一层石墨烯薄膜，作为饱和吸收体，用于对DFB产生的窄线宽激光进行调Q激光输出。
[0011]本发明的工作过程为:将基于石墨烯调Q的脉冲型光纤窄线宽激光器连接一个波分复用耦合器，将980纳米波段的连续栗浦光注入波分复用耦合器的输入端，此栗浦光在激光器中产生1550纳米波段的窄线宽激光，由于DFB区域的包层已被腐蚀掉并且由石墨烯包裹，使得1550纳米波段的倏逝场作用于石墨烯上。当栗浦光功率较小时，由于石墨烯饱和吸收特性DFB谐振腔损耗大，阈值高，无激光输出。当增加栗浦光功率，超过石墨烯饱和吸收阈值，由石墨烯与DFB构成的复合腔的损耗降低，激发阈值瞬间降低，形成中心波长为1550纳米的窄线宽激光脉冲输出，最后在波分复用親合器的输出端输出。
[0012]本发明中，单层石墨烯起到了最主要的作用，实现对分布式反馈布拉格光纤光栅窄线宽激光的调Q。单层石墨烯作为一种表面积/体积比最大的二维薄膜材料，其具有独特的物理化学性质，其中饱和吸收是它最典型的特性之一。当输入的光波强度超过阈值时，这独特的吸收性质会开始变得饱和。这种非线性光学行为称为可饱和吸收，阈值称为饱和流畅性。因为石墨烯的整体光波吸收和零能隙性质，石墨烯很容易就变得饱和，进而可以实现对DFB产生的中心波长1550纳米波段的激光进行调Q，产生脉冲型窄线宽激光的输出。
[0013]综上所述，本发明具有成本低，结构简单，稳定性好，调制速率快，输出线宽窄，易于集成的优点，在光纤通信及光纤传感领域具有广泛的应用前景。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的三维结构示意图；
[0015]图2是本发明的实施系统图；
[0016]图3是本发明的时域实验结果示意图；
[0017]图4是不同栗浦功率下的窄线宽激光频域图；
[0018]图5是不同栗浦功率下的窄线宽脉冲激光时域图；
[0019]附图标记:1-单模光纤，2-分布反馈光纤光栅，3-石墨烯，4-980纳米栗浦激光，5_光谱仪和示波器，6-波分复用耦合器。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步描述:
[0021 ]结合图1、图2所示，在掺铒光纤上制作一个2厘米的DFB，一端连接波分复用耦合器。用氢氟酸腐蚀去除DFB区域的光纤包层，并在腐蚀的DFB区域包裹石墨烯，石墨烯厚度为
0.38纳米，包裹长度为2厘米。
[0022]掺铒光纤直径125微米，DFB区域的光纤直径为8微米，石墨烯薄膜为0.38纳米的单层石墨稀，石墨稀薄膜包裹区域为DFB区域，长度为2厘米。
[0023]图3是本发明的时域实验结果示意图，表明光功率在时间轴上的分布趋势。将980纳米连续栗浦激光注入波分复用耦合器的输入端，输出端连接光谱仪和示波器。980纳米栗浦光在掺铒的DFB中，产生1550纳米波段的激光，如图4所示。由于DFB区域的包层已被腐蚀掉并且由石墨烯包裹，使得1550纳米波段的倏逝场作用于石墨烯上，由于石墨烯的饱和吸收调Q特性，当980栗浦光功率增加到石墨烯饱和吸收阈值后，在波分复用耦合器的输出端就能得到脉冲的窄线宽激光输出。通过控制980栗浦光功率，就能实现对脉冲激光的开关输出，如图5所示。
【主权项】
1.一种基于石墨烯调Q的脉冲型光纤窄线宽激光器，其特征在于:在一段掺铒光纤上制作一个分布反馈布拉格光栅DFB，并在制得的DFB区域完全包裹石墨稀薄膜，以石墨稀作为DFB窄线宽腔的调Q材料即饱和吸收体，实现栗浦光功率速率大于5MHz的快速调整石墨烯对DFB复合腔的损耗，产生高频脉冲激光输出。2.如权利要求1所述基于石墨烯调Q的脉冲型光纤窄线宽激光器，其特征在于:DFB长度2厘米，掺铒光纤直径125微米，DFB区域的光纤直径为8微米，石墨烯薄膜为0.38纳米的单层石墨稀，石墨稀薄膜包裹区域为DFB区域，长度为2厘米。3.如权利要求1所述基于石墨烯调Q的脉冲型光纤窄线宽激光器的制备方法: 步骤1、在一段掺铒光纤上，用氢氟酸腐蚀去除光纤包层，制作一个DFB; 步骤2、在步骤I腐蚀制得的DFB区域完全包裹一层石墨烯薄膜，作为饱和吸收体，用于对DFB产生的窄线宽激光进行调Q激光输出。4.如权利要求1所述基于石墨烯调Q的脉冲型光纤窄线宽激光器的工作过程: 将基于石墨烯调Q的脉冲型光纤窄线宽激光器连接一个波分复用耦合器，将980纳米波段的连续栗浦光注入波分复用耦合器的输入端，此栗浦光在激光器中产生1550纳米波段的窄线宽激光，由于DFB区域的包层已被腐蚀掉并且由石墨烯包裹，使得1550纳米波段的倏逝场作用于石墨烯上； 当栗浦光功率较小时，由于石墨烯饱和吸收特性DFB谐振腔损耗大，阈值高，无激光输出； 当增加栗浦光功率，超过石墨烯饱和吸收阈值，由石墨烯与DFB构成的复合腔的损耗降低，激发阈值瞬间降低，形成中心波长为1550纳米的窄线宽激光脉冲输出，最后在波分复用親合器的输出端输出。
【专利摘要】本发明涉及光纤技术、光学工程和材料工程技术领域，具体涉及一种基于石墨烯调Q的脉冲型光纤窄线宽激光器。本发明在掺铒光纤上制作一个分布反馈布拉格光栅DFB，并在制得的DFB区域完全包裹石墨烯薄膜，以石墨烯作为DFB窄线宽腔的调Q材料即饱和吸收体，实现泵浦光功率速率大于5MHz的快速调整石墨烯对DFB复合腔的损耗，产生高频脉冲激光输出。本发明实现了一种对光纤激光谐振腔进行调Q的全光纤脉冲型窄线宽激光器，其具有成本低，结构简单，稳定性好，调制速率快，输出线宽窄，易于集成等诸多优点，在光纤通信及光纤传感领域具有广泛的应用前景。
【IPC分类】H01S3/11, H01S3/067
【公开号】CN105633788
【申请号】CN201610159097
【发明人】庾财斌, 吴宇, 姚佰承, 饶云江
【申请人】电子科技大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年3月21日