硒化铅量子点作为增益介质的锁模光纤激光器的制作方法

本发明属于光纤激光器和超短脉冲激光技术领域，具体涉及一种硒化铅量子点作为增益介质的锁模光纤激光器。

背景技术：

超短脉冲激光具有极高的峰值功率和超短的脉冲持续时间，对于材料加工、高灵敏检测、生物医疗等领域具有很高的应用价值。近年来，随着光纤制作工艺的不断改进和锁模技术的快速发展，人们开始利用锁模光纤激光器来产生高光束质量的超短脉冲激光。然而，现有的锁模光纤激光器受到其增益介质的限制，仅能辐射一些特定波长，对一些特殊波长无能为力。具体来讲，现有的锁模光纤激光器采用稀土离子作为增益介质，而每种稀土离子仅能辐射特定波长范围的激光，例如，yb3+通常辐射1微米波段、er3+通常辐射1.5微米波段，而tm3+集中在2微米波段。

半导体纳米晶体(量子点)，是一种准零维的纳米材料，它们的辐射波长具有尺寸依赖性质，这一性质能够有效解决稀土离子辐射波长受限的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有锁模光纤激光器辐射波长受限的问题，提供一种能够辐射1700nm等特殊波长激光的硒化铅量子点作为增益介质的锁模光纤激光器。

本发明包括增益光纤、泵浦源、波分复用器和调制单元。增益光纤采用掺杂硒化铅量子点的玻璃光纤。调制单元采用声光调制器或石墨烯。

本发明采用如下两种方案中的一种实现：

第一种方案如下：

本发明还包括高反单元和低反单元。高反单元及低反单元均采用光纤布拉格光栅，且高反单元的反射率大于低反单元的反射率。泵浦源的输出光纤与波分复用器的泵浦端相连；波分复用器的输出端与高反单元的一端相连，高反单元的另一端与增益光纤的一端相连；增益光纤的另一端与调制单元的一端相连，调制单元的另一端与低反单元的另一端相连。

第二种方案如下：

本发明还包括泵隔离器和输出耦合器。隔离器采用单模光纤隔离器；输出耦合器采用光纤耦合器。泵浦源的输出光纤与波分复用器的泵浦端相连；波分复用器的输出端与增益光纤的一端相连；增益光纤的另一端与隔离器的一端相连；隔离器的另一端与输出耦合器的一端相连；输出耦合器的另一端与调制单元的一端相连。调制单元的另一端与波分复用器的信号端相连。

所述增益光纤的辐射峰波长为1700nm。

所述的增益光纤中硒化铅量子点的质量分数为5.68％。

所述的泵浦源采用980nm波长的带单模尾纤的半导体激光器。

第一种方案中所述的高反单元采用中心波长为1700nm，反射率为99.5％的光纤布拉格光栅。所述的低反单元采用中心波长为1700nm，反射率为50％的光纤布拉格光栅。

第二种方案中所述隔离器的工作波长范围为1690～1710nm。

第二种方案中所述输出耦合器的输出耦合比为50％。

本发明具有的有益效果是：

1、本发明能够便捷地实现红外波段的辐射波长调谐。

2、本发明采用的硒化铅量子点具有很大的荧光发射截面和很高的荧光量子产率，是一种理想的发光材料。

3、本发明将硒化铅量子点作为激光器的增益介质，利用量子点辐射波长依赖尺寸的特性，并结合硒化铅量子点的大发射截面的优势，使得锁模光纤激光器能够辐射1700nm等特殊波长的激光。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明实施例2的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

硒化铅量子点作为增益介质的锁模光纤激光器，选取如下两种实施方式的一种实施：

实施例1：

硒化铅量子点作为增益介质的锁模光纤激光器，包括泵浦源1、波分复用器2、增益光纤3、高反单元4、低反单元5和调制单元6。泵浦源1采用980nm波长的带单模尾纤的半导体激光器；增益光纤3采用掺杂硒化铅量子点的玻璃光纤，辐射峰波长为1700nm；增益光纤3中硒化铅量子点的质量分数为5.68％。高反单元4采用中心波长为1700nm，反射率为99.5％的光纤布拉格光栅；低反单元5采用中心波长为1700nm，反射率为50％的光纤布拉格光栅。调制单元6采用声光调制器或石墨烯。

如图1所示，泵浦源1的输出光纤与波分复用器2的泵浦端相连；波分复用器2的输出端与高反单元4的一端相连，高反单元4的另一端与增益光纤3的一端相连；增益光纤3的另一端与调制单元6的一端相连，调制单元6的另一端与低反单元5的另一端相连。

实施例2

硒化铅量子点作为增益介质的锁模光纤激光器，包括泵浦源1、波分复用器2、增益光纤3、调制单元6、输出耦合器7和隔离器8。泵浦源1采用980nm波长的带单模尾纤的半导体激光器；增益光纤3采用掺杂硒化铅量子点的硅酸盐玻璃光纤，辐射峰波长为1700nm。隔离器8采用工作波长范围为1690～1710nm的单模光纤隔离器；调制单元6采用声光调制器或石墨烯。输出耦合器7采用1×2结构的光纤耦合器，输出耦合比为50％。

如图2所示，泵浦源1的输出光纤与波分复用器2的泵浦端相连；波分复用器的输出端与增益光纤的一端相连；增益光纤的另一端与隔离器的一端相连；隔离器的另一端与输出耦合器的一端相连；输出耦合器的另一端与调制单元6的一端相连。调制单元6的另一端与波分复用器的信号端相连。

技术特征：

技术总结
本发明公开了硒化铅量子点作为增益介质的锁模光纤激光器。现有的锁模光纤激光器受到其增益介质的限制，仅能辐射一些特定波长，对一些特殊波长无能为力。本发明包括增益光纤、泵浦源、波分复用器和调制单元。增益光纤采用掺杂硒化铅量子点的玻璃光纤。调制单元采用声光调制器或石墨烯。增益光纤中硒化铅量子点的质量分数为5.68％。本发明采用两种方案实现；第一种方案还包括高反单元和低反单元；第二种方案还包括泵隔离器和输出耦合器。本发明将硒化铅量子点作为激光器的增益介质，利用量子点辐射波长依赖尺寸的特性，并结合硒化铅量子点的大发射截面的优势，使得锁模光纤激光器能够辐射1700nm等特殊波长的激光。

技术研发人员：魏凯华;范姗慧;赖小敏
受保护的技术使用者：杭州电子科技大学
技术研发日：2017.05.27
技术公布日：2017.09.08