氧化石墨烯被动锁模掺镱光纤激光器多脉冲现象

发布者:admin 发布时间:2019-10-27 19:34 浏览次数:

  氧化石墨烯被动锁模掺镱光纤激光器多脉冲现象的实验研究_物理_自然科学_专业资料。物 理 学 报 Ac t a Ph y s . S i n .V o 1 . 6 3 , No . 8( 2 0 1 4 )0 8 4 2 0 2 氧化石 墨烯被动锁模 掺镱光纤激光器 多脉

  物 理 学 报 Ac t a Ph y s . S i n .V o 1 . 6 3 , No . 8( 2 0 1 4 )0 8 4 2 0 2 氧化石 墨烯被动锁模 掺镱光纤激光器 多脉冲 现象 的实验研究冰 黄诗 盛 ) 王勇刚2 ) 李会权 ) 林荣 勇 ) 闫培 光 ) 十 1 ) ( 深圳大学电子科 学与技术学院, 深圳市激光工程重点实验室, 深圳 5 1 8 0 6 0 ) 2 ) ( 中国科学 院西安光学精密机械研究所, 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 西安 7 1 0 1 1 9 ) ( 2 0 1 3 年1 1 月 1日收到; 2 0 1 3 年1 2 月 3日收到修改稿 ) 利 用氧 化石 墨烯 作为 可饱 和 吸收体 , 在被 动 锁模 全正 常色 散掺 镱 光纤激 光 器 中研 究 了多脉 冲 的现 象.在 同一抽 运功 率不 同偏 振 态 下, 实验 获得 了矩 形脉 冲 谐波 锁模 、 耗散 孤 子谐 波锁 模 、 准 谐波 锁 模, 脉 冲峰 值周 期 性 调制 , 脉冲簇 、 脉冲 束 、 混 沌 多重脉 冲 的 多脉冲 现 象.插 入激 光腔 内的 2 n m 窄带 滤波 器具 有 限制 增益 带 宽、 对 脉冲 塑 形 、 诱 导 多脉冲 产 生 的作 用 . 调节 偏 振控 制 器相 当于改 变腔 内增 益, 是 实 现不 同类型 多 脉冲 现 象 的 主 要 原 因. 本 实 验研 究 有利 于加 深 对 多脉 冲动 力 学 行为 在 正常 色散 区域 氧化 石 墨烯 锁 模掺 镱 光 纤激 光器 中 的理 解 . 关键词 : 氧化石 墨烯 , 全 正常色 散 , 掺镱 光纤激 光器 , 多 脉冲 P ACS : 4 2 . 5 5 . Wd , 4 2 . 6 5 . R e , 4 2 . 6 5 . S f DOI : 1 0 . 7 4 9 8 / a p s . 6 3 . 0 8 4 2 0 2 性 好 等 优 点, 但其 制备成本高、 结构复杂、 可 饱 和 1 引 言 被 动 锁 模 光 纤激 光 器 作 为 研 究孤 子 非 线 性 动 力 学过 程 的理 想平 台, 一 直 受到 极 大 的关注 .光 纤 吸 收带 宽 有 限、 易损伤 .对 比 S E S A M, 单 壁碳 纳米 管 f S WNT s ) 作 为 可 饱和 吸 收体 具有 恢 复 时 间快 、 饱和 光 强低 、 成 本低 、 结构 简单 、 制 备处 理 容 易等优 点, 但 其 可饱 和 吸 收特 性 与 管 径和 手 性 ( c h i r a l i t y ) 激 光 器 中孤 子 脉 冲 的 各种 动 力 学 行 为 , 如 孤 子 碰 撞[ 1 】 、 混沌多重孤子 f 2 】 、 孤子簇 [ 3 ] 、 高 阶 谐 波 锁 模[ ] 、 多波 长锁 模 【 5 , 6 】 、 孤 子分 子 【 ] 、 脉 冲 输 出 的 不均匀性 [ 8 】 、 孤 子雨 [ 9 ] 等 现 象 都 是 目前 研 究 的 热 有关 , 可 饱和 吸 收带 宽有 限.石墨 烯 ( g r a p h e n e )自 2 0 0 4 年 问世 以来 , 以其 独特 的电学性 质 受到 极大 的 关注 .由于泡 利 阻塞 原理 导致其 独特 的能量 带隙 结 构, 石 墨烯 作为可 饱和 吸 收体 与 S E S A M与S W NT s 相 比较 具 有 明显 的优 势 : 大 的饱 和 吸收 调 制深 度 、 低 的吸 收 强度 、 超快 的恢复 时 间 、 高 的损坏 阈值 、 超 宽 的 可饱 和 吸 收 范 围 f 3 0 0 -2 5 0 0 n m) 、 价格 低 廉 、 易制 作 、 与 光 纤耦 合 损 耗 小 .2 0 0 9年, 石 墨 烯 作 为 可 饱和 吸 收 体 首 次 被 用 于光 纤激 光 器 锁 模 并 取 得 成功 【 1 0 】 , 此 后, 对 于 石 墨烯锁 模 产生 各类 脉冲 的研 究 就从 未 间 断 .最 近 , L i u等 利 用 S W NT s实 现 了三 个波 长 的锁 模 脉冲 ; 利 用碳 纳米 管和 石 墨烯 混 点 .基 于 非线 性 光 纤环 境 f NOL M)和 非 线 性偏 振 旋转 f NP R1实现 人造 快速 可饱 和 吸收 效应 的被 动 锁模 光 纤 激 光 器 是 当 下研 究孤 子 非 线 性动 力 学 的 主 要装 置 , 但 这 两种 装 置 受环 境 影 响 大, 具有 不 稳 定 性 的缺 点, 因此 实用 程 度低 .利 用 材料 具 有 的真 实 可饱 和 吸 收 效 应 实现 激 光 器 的 被 动锁 模 是 解 决 上 述 装置 缺 点 的有 效 方 法 .半 导 体 可 饱 和 吸 收 镜 ( S ES AM)作 为 可 饱 和 吸 收体 具 有 稳 定 性 高 、 可 靠 广 东省 自然科 学基金 ( 批准号 : s 2 0 1 3 0 1 0 0 1 2 2 3 5 ) 、 广 东省高校科 技创新项 目 ( 批 准号: 2 0 1 3 K J C X 0 1 6 1 ) 和深圳 市科技 计划 目 ( 批准 号: J C YJ 2 0 1 2 O 6 1 3 1 7 2 0 4 2 2 6 4 , J CYJ 2 0 1 3 0 3 2 9 1 4 2 0 4 0 7 3 1 )资助 的课 题 . 十通 讯作 者 . E - ma i l :y a n p g @s z u . e d u . a n ◎2 0 1 4 中国物理学会 Ch i n e s e Ph y s i c a l S o c i e t y 0 8 4 2 0 2 — 1 t p : / / w u l i x b . i p h y . a c . c 竹 / 7 物 理 学报 Ac t a Ph y s . S i n .V o 1 . 6 3 , No . 8( 2 0 1 4 )0 8 4 2 0 2 和体作为锁模器件, 通过改变激光腔 内的条件, 可 以实 现 耗 散 孤 子 与传 统孤 子 的 不 同运 转 状 态 _ 1 2 J . 石墨 烯具 有很 高 的非 线性 系数 , 这 有利 于激 光 腔 内 多 脉 冲 的 形 成.在基 于 石 墨烯 可 饱 和 吸体 的被 动 下超 声处理 3 h .最后, 将 GO / P V A溶 液在 4 0 。 c 的干 燥 箱 内垂 直 蒸 发 超 过 4 0 h .测 得 的线 性 透 射 曲线 所示, 其 中插 图为 样 品, 其 拉 曼光 谱 在 锁模 掺饵 光 纤激 光器 中, S o n g等 [ 1 3 ] 观 察 到 多重矢 量孤 子运 转 及相 互作 用的 实验现 象 : Me n g 等1 1 4 1 获 文献 【 2 2 1 中给 出.实验装置如图 2 所示, 抽运源采 用 中心波长 9 7 4 n m、 最 大输 出功率 6 0 0 mW 带 尾 纤 输 出的L D, 通过 9 8 0 n m/ 1 0 6 0 r i m波分复用耦合器 f W DM)将 抽 运 光 耦 合 进 环 形 腔 内.增 益 介 质 为 得 了混 沌 多重 孤子 、 孤 子簇 、 高阶 谐波 锁模 、 孤 子 流 的操 作 ; F e n g 等【 0 1 则 实 验 研 究 了多 重 孤 子 的 形 成 机 制.此外 , 在 石 墨 烯被 动锁 模 掺饵 光 纤 激光 器 中 获 得 了高 重 复 频 率 的谐 波 锁 模 【 1 5 】 .然 而 ,目前 绝 3 . 5 m的掺镱光 纤 f Y D F ) , 其 在9 7 5 n m处的吸 收 系数为 2 5 0 d B / m.偏振无关的隔离器 f I S O ) 用来 保 证 环 形 腔 内激 光 的 单 向运 行 , 提 高 输 出激 光 的 信 噪 比.1 0: 9 0 光耦合器 f OC )的 1 0 % 端 口作 为 大 部 分 多脉 冲 现 象 的研 究 都集 中于 1 . 5 p . m 区域 的 反常 色散 区 .事 实 上, 脉冲 在 正常 色 散单 模 光 纤传 播 具 有 很 高 的正 线性 啁啾 , 腔 内脉冲 宽度 很 宽, 有 效地 降低 了峰 值功 率 , 因此脉 冲可 以支 持 很大 的脉 冲能 量而 不会 分裂 [ 1 6 - 1 8 ] .2 0 1 3 年, Ba o 等[ 1 9 . 基 于 NP R锁 模 技 术 , 在 掺 镱 光 纤激 光 器 中插 入 双 滤 波 器 实 现 了孤 子 雨、 孤 子簇 和 谐波 锁模 的多孤 子脉 冲 激 光 输 出端 , 用 于信 号 的检 测 .偏 振 控 制 器 ( PC ) 用 来 调 节 激 光腔 内的 偏 振 态 , 改 变 脉 冲 的 操 作 状 态.中心波长 1 0 6 4 a m, 3 d B带 宽 2 n m 的 窄 带 滤 波器 f i f l t e r )用 来 限 制 脉 冲 的频 谱 带 宽 和 脉 冲 宽 度, 进 而 限制 最大 单 脉 冲 能量 , 有利 于 实现 多脉 冲 的运 行 .将 氧化 石 墨 烯 可 饱 和 吸 收体 f GOS A)切 成1 mm x 1 mm放 置 于 两 个 光 纤 连 接 头 中间,并 用 法 兰 盘 连 接 固 定.总 的腔 长 约 为 1 9 5 m, 计 算得 操作 .据 我 们所 知 ,目前 还没 有 在石 墨 烯 或氧 化石 墨烯 f g r a p h e n e — o x i d e , GO)锁 模 掺镱 光 纤激 光 器 中观 察 到多脉 冲现 象 的报道 .本文 了报道 了在基 于 氧 化石 墨烯 可 饱 和 吸 收 体 的全 正常 色 散 掺 镱 光 纤 激光 器 中观 察到 多种 多脉冲 现 象 的实验研 究 . 在 同 一 腔 内总色散为 3 . 4 8 6 p s 2 , 腔的基频为 . 厂=c / n L 为 】 . 0 6 2 M Hz . 抽 运 功率 不 同偏振 态 下, 实验 获得 了矩 形 脉冲 谐 波 锁模 、 耗 散孤 子 谐波 锁模 、 准 谐波 锁模 , 脉 冲 峰值 周 期性 调制 , 脉冲簇 、 脉冲束、 混 沌 多重 脉冲 的多脉 冲 现 象. 本 研 究有 利于加 深对 多脉 冲 动力 学行 为在 正 常 色 散 区域 氧化 石 墨烯 锁 模 掺 镱 光纤 激 光 器 中 的理解 . 褥 窑 2 氧 化 石 墨烯 的制 备 及 实 验 装置 氧 化 石 墨 烯 作 为 石 墨烯 的 派 生 物 , 有 着 与 石 墨 烯 可 媲 美 的可 饱 和 吸 收 特 性 和 极 快 的 恢 复 时 间. 此 外,氧 化 石 墨 烯 不 仅 价 格 低 廉 ,而 且 制 备 图1 氧 化 石 墨 烯 可 饱 和 吸 收 体 的 线 性 透 过 曲线 工 艺 比石 墨 烯 更 为 简 单,有 利 于 实 现 锁 模 激 光 器 的 产 业 化 . 制 作 氧 化 石 墨 烯 可 饱 和 吸 收 体 的 方 法为垂直蒸发法, 制 造 过 程 可 以参 照 本 课 题 组 的 前期工作 [ 2 0 - 2 2 ] .本 文 只做 简 单 的描 述 :首先 , 将 石墨粉末经化 学氧化获得氧化石 墨烯薄片, 再 将 氧化 石墨烯薄 片倒入 1 0 mL 0 . 1 % 的 十 二 烷 基 硫 酸钠 ( s o d i u m d o d e c y l s u l f a t e , S DS )溶液 中, 进 行 1 0 h的超 声 振 荡.然 后 , 把 聚 乙烯 醇 ( p o l y v i n y l a l — c o h o l , P V A)粉 末 倒 进 上 述 溶 液 之 中, 并在 9 0。 C 图2 基于氧化 石墨烯可饱 和吸收体 的全正常 色散被动 锁模掺镱光纤激光器的实验装置 物理 学 报 A c t a Ph y s .S i n .V o 1 . 6 3 , No . 8( 2 0 1 4 )0 8 4 2 0 2 ( a ) r o u n d - t r i p t i me ^ 3 实验 结 果 与 讨 论 3 . 1 矩 形 脉冲 谐 波 锁 模、 耗 散 孤 子 谐 波 锁模 、 准谐波锁模状态 _ ● - 一 _ ● ( b ) 2 n d ~ ^ I ● 为 了获 得丰 富 的多脉 冲操 作现 象 , 实验 中直 接 将抽 运 源 功率 增至 5 0 0 m W. 适 当地 调 节 P C, 首 先 获得 的是 矩形 脉冲 序 列, 如 图3 ( a )所示 , 其 重 复频 率为 1 . 0 6 2 MHz , 脉冲 与 脉 冲之 间 的时 间间 隔约 为 9 4 2 n s ,与光 在 腔 内来 回一 周 的 时 间 比较 一 致 , 这 ∞ _ - 卫 ■ ■ - —¨ l 一 一 r 一 ■一 … 一 w- 1 ’ — 一。 . -一 一 . 一 一 一 ’ 昌 骥 - . .. ’ 6 l ■ ( d ) 4 th 表 明脉 冲 的 出现 是激 光锁 模 的 结果 .图 4 f a )为 矩 形 脉 冲 锁 模 序 列 的单 个 脉 冲 展 示 , 其 脉 冲 宽度 为 3 0 . 9 n s , 而 且 有着 较为 平坦 的顶 端和 类似 矩 形 的脉 冲形 状, 说 明脉冲 在腔 内传 输积 累 了很 强 的线性 啁 - ● , ■ -一 - ■. _ . - ■■ ■ —■ ■ ■一- - ■_ _ 啾, 这 正是 激光 脉 冲在 正 常色 散 区运 行 的特 征 .实 验还 测 得 此 情 况 下 的输 出 功率 为 9 . 3 mW , 对应 单 脉 冲 能量 为 8 . 6 8 n J ,比传 统 孤 子 锁 模 的单 脉 冲 能 量低 于0 . 1 n J要 高 出近 两 个 数 量 级 .相 应 的输 出 光谱如 图4 ( b )所示 ,中心 波长 为 1 0 6 3 . 3 n m, 3 d B 谱 宽为 0 . 1 7 7 n m.轻 微 而 连 续 地 调 节 P C, 可得 到 稳 定 的 2阶, 3 阶, 4 阶, 5 阶可 调 的矩 形脉 冲谐 波 锁 模 序 列, 如 图 3( b ) 一( e )所 示, 相 应 的 重 复频 率 分 别为2 . 1 2 5 , 3 . 1 8 4 , 4 . 2 4 8和 5 . 3 5 7 MHz .继续 调 节 P C, 未 能 获得更 高 阶数 的矩 形脉 冲谐 波锁 模 , 反而 得到 l 6 阶 耗散 孤 子 谐波 锁 模序 列 , 如 图5 所示, 有 1 6 个 光 脉冲 共 存 于单 脉 冲运 转 周 期 内 f r o u n d — t r i p 墨 一 I ( e ) _ 一 , _ 一 _ - I 一 — 1 . 0 —0 . 5 0 0 . 5 1 . 0 时间/ s 图3 基频 ( a ) 2 阶, ( b ) 3 阶, ( c ) 4 阶, ( d ) 5阶, ( e ) 矩 形 脉 冲 谐 波 锁 模 序 列 昌 闻 暖 t i me ) , 脉冲与脉冲之 间的时 间间隔相等、 峰值强度 几乎一致, 脉 冲 宽度 约 1 n s .图 5 插 图为 其 相对 应 的光 谱, 光 谱有 着 陡峭 的两 沿 , 沿 与 沿之 间 的宽度 约为 0 . 8 n m, 这 是耗散 孤子 工作 在全 正 常色散 区激 光 器 的典 型 特 征.实 验 中 还 获得 了准 谐 波 锁 模 状 态, 如图6 所示, 与 谐 波锁 模 不 同之 处 在 于准 谐 波 锁模 脉 冲与 脉冲 之 间 的时间 间隔不 再 相等 , 但 却 同 吕 ∞ . 口 样 有 规 律 地 在腔 内传 输 .轻 微 调 节 P C, 可 以实 现 2 阶, 3 阶, 4 阶 可 调 的稳 定 准 谐 波 锁 模 运 转 , 对 应 图 6( a ) 一( c ) . 骥 3 . 2 脉冲峰值周期性调制现象 在 调 节 PC的过 程 中, 实验 中发 现 了一个 有 趣 的现 象 : 脉冲 序列 峰值 强度 出现 了明显 的周 期性 调 制 现 象, 如图7 所 示 .脉 冲 序 列 峰 值 强度 周 期 性 调 制 与抽 运 功 率 和 腔 内偏 振 态 有着 密切 联 系 .C h e n 等【 8 】 认为, 在 NP R激光器 中, 脉 冲序 列 峰值强度 周 图4 ( a )矩形脉冲锁模序 列 的单个 脉冲; ( b )矩形脉冲 锁模序 列对应 的光谱 期 性 调 制 是 由 于偏 振 相 关 I S O 中的 起 偏 器对 激 光 腔 中 的光 脉冲 序 列进 行 了周 期性 偏振 调制 , 抽 运功 率越 大, 单 孤 子运 转周期 内的 脉冲数 目就越 多 . 本 } 物 理 学报 Ac t a Ph y s .S i n .V o 1 . 6 3 , No . 8( 2 0 1 4 )0 8 4 2 0 2 振相 关 I S O中 的起偏 器 的作 用 , 同样 可 以起 到 对脉 冲 序 列进行 周期 性调 制 的效果 . 卫 看 j _ 占 \ 越 暖 皇 ’ 昌 j 葛 图5 1 6阶耗散孤子谐波锁模, 插图为相应的光谱 \ 越 骥 实 验 中将 抽 运功 率固 定不变 , 仅 仅调 节 PC, 同样 发 现 脉 冲 数 目变 化 的现 象, 可获得 3 阶, 5阶 , 1 2 阶, 1 9阶多 脉冲 周 期 性调 制 , 但 随 着 阶数 的增 加 , 周 期 性 变 得 不再 严 格 , 而 是 准周 期 性 的调制 , 这 个过 程 可 以过 渡到 谐波 锁模 . 本 实 验 中所 用 的 I S O是 与偏 振 无 关 的, 不 存在 起 偏 器 , 但 氧 化 石 墨烯 具 有 的起 偏 特性 与激 光 腔 内双折 射 相结 合 , 其 效果类 似 于偏 图6 2 阶( a ) , 3 阶( b ) , 4 阶( c ) 准谐波锁模序列 暑 \ 舞 赠 图7 3阶 , 5阶, 1 2阶, 1 9阶周期性调制脉冲序列 3 . 3 脉冲簇 、 脉冲束 、 混沌多重脉冲状态 随着P C的 调 节 ,观 察 到 另 一 个 多 脉 冲 运 行 象( h y s t e r e s i s p h e n o me n a ) [ 2 4 ] , 最 后 形 成 单 脉 冲 锁 模序 列 , 实验 中我们 也观 察 到 了类 似 的现 象.此 外 , 轻微 连续 地 调节 偏振 控制 器 , 多 脉冲 的数 量 同样 会 连续 增 加 ( 减 少), 这 是 因 为 调 节偏 振 控 制 器 会 增 状 态 一 脉 冲 簇 ,如 图 8 所 示.脉 冲 簇 的形 成 可 以 解释 为峰值功率受 限效应 ( p e a k p o w e r c l a mp i n g e f e c t ) [ 。 引 .脉冲簇 里面的脉冲数 目会 随着 抽运功 率的减少 ( 增加 ) 而减 少 ( 增加 ) , 并表 现 出 滞 后 现 加 ( 减 少)腔 内增益 , 相 当于 增加 f 减 少)抽运 功 率. 图 8( a ) , ( b )为 抽 运 功 率 5 0 0 mW 不 同 偏振 态 下 的 084 20 2. 4 物 理 学 报 Ac t a Ph y s . S i n . Vo 1 . 6 3 , No . 8( 2 0 1 4 )0 8 4 2 0 2 两 个 典 型脉 冲 簇 , 脉 冲簇 里 面 的脉冲 相 互 分开 , 具 有 一 定 的时 间 间隔, 可 以很 清 楚地 分辨 出每 一个 脉 冲, 随 着脉 冲 数 目的增 加, 它 们会 逐 渐 占据 整 个激 光腔 .实验 中还发 现一个 与脉 冲簇 类似 的运 行状 态 一 ‘ 昌 脉冲束 , 如 图9 所示 .脉冲 束与 脉冲簇 的不 同之 处 在 于脉 冲 束 里 面 的所 有 脉 冲 是 紧 紧地 束 缚 在 一 起 的, 仅仅 占据 激 光腔 的很 小 一部 分 .图 9中 的插 图为 脉冲 束 的部 分细 节, 脉 冲之 间 有一 定 的时 间间 面 \ 矮 隔, 但 比脉 冲 簇 脉冲 之 间 的 间隔 要 小, 时域 位 置 很 清 晰.轻 微地 调 节 P C, 实验 中还获 得 了 2 9 阶 脉 冲 束谐 波 锁模 , 如图1 0 所 示, 每 个脉 冲束 由 3 或4 个 脉 冲 组成 .实验 中最 常 见 的是 混 沌 多 重脉 冲 状 态 , 图9 脉 冲束状态 , 插 图为脉冲束细节 如图 1 1 所示 , 有 的 占据 腔 的很小 一部 分 ( 图1 1 ( a ) ) , 有 的 则整 个激 光 腔被 脉 冲 占据 ( 图l 1 ( b ) ) .这 种 情 况 下脉冲 任 意地 分布 在激 光腔 内, 脉冲 与脉 冲之 间 出现 相对 移 动.这 个现 象 可 以解释 如 下:混沌 多重 脉冲 状 态 下不 同脉冲 所 对应 的频 率成 分 是不 同 的, 加 上 激 光 腔 内 的色 散 不为 零 , 所 以不 同 脉 冲 会 有 不 同的群 速度 ( g r o u p v e l o c i t y ) 和 单脉 冲运 转周 期 , 即 出现相对 移动 【 2 引 . 卫 昌 j 鲁 \ 鼎 图1 0 2 9阶脉冲束谐波锁模状态 , 插图为脉冲束细 节 墨 ‘ 苫 \ 葛 卫 魑 ’ 昌 柏 鹱 0 时间/ s 图8 同一抽运功率下不 同偏振态的脉冲簇状态 一 1 0 1 时间/ u s 实验 过 程 中 为 了验 证 激 光 腔 内是 否存 在 类 似 于 NP R的 可饱 和 效应 , 我 们将 GOS A从 腔 内移 除 . 除去 G0S A的激光 腔 内, 不 管怎 么改变 抽运 功率 和 图1 1 混 沌多重 脉冲 状态 ( a )脉 冲 占据 部分 激光腔 ( b )脉 冲 占据整个激光腔 减脉冲啁啾、 窄 化 光谱 的作 用 , 从 而 实 现 多 脉冲 的 调节 P C都没 有观 察 到任 何 脉冲 现 象.说 明 GOS A 是 激 光 腔 内惟 一 存 在 的 可 饱 和 吸 收 体. 实 验 中 1 9 5 m 的长腔 可 以使得 脉冲 具有很 高 的正 啁啾和 很 大 的单 脉 冲 能 量, 2 n m 窄带滤 波 器 的引入起 到消 运 转 .此 外 , 多 脉冲 的运行 状 态很 大 程度 上 依赖 于 对 PC的 调 节 , 将 PC调 节 到 不 同位 置 可 以实 现 不 同类 型 的多脉 冲 运 行 .这种 情 况 可 以做 如 下解 释 : 氧 化 石 墨烯 的可 饱和 吸 收特 性 、 腔 内光 纤 的色散 以 , 7 物 理 学 报 Ac t a P h y s .S i n . Vo 1 . 6 3 , No . 8( 2 0 1 4 )0 8 4 2 0 2 及 非 线性 效应 的共 同作用 下 , 腔 内光 纤弱 的双 折射 等效 于一 个双 折射 滤 波器 , 其 中心透射 波 长 间隔可 X H, W an g Y S, Zha o W [ 7 ] Li ,Zha ng W ,Hu X H,G a o C X ,Zha ng H, Ya ng Z,W a ng H S,W a ng X L,Li C,Sh e n D Y 2 01 2 Opt .Co m m un.28 5 1 35 6 以由公式 △ = / ( L B) 给出, 其中 是激光 的中 心波 长 , 为 激 光腔 的长 度, J E } 为腔 内双 折射 量 [ 2 6 ] . 调 节 PC改变 双折 射 量 , 相 当于 改变 激 光 的增 益 带 宽[ 2 7 ] .因 此, 将P C调 节 到 某 一 位 置, 腔 内损 耗 降 Ch e n W [ 8 】 C, Xu W C,Ca o H, Ha n D G 2 0 07 As i a Pa c c O p t .Co mmu n i c a t i o n s 6 7 8 1 3 Q oul i S,G r e l u P 2 01 0 P s .Re v .A 81 6 3 82 9 [ 9 9 ]Ch Ba o Q L,Z h a n g H, Wa n g Y,Ni Z H,Y a n Y L,S h e n [ 1 0 ] Z X .Lo h K P.Ta ng D Y 2 0 0 9 Ad v .Fu nc t .M a t e r .19 3 07 7 低 ( 增加1 等 效 于增 加 ( 减 小)抽运 功 率 , 增加 ( 减 小1 光 增益 , 从 而实现 多脉 冲 的不 同运 行 状态 . Li u X M, Ha n D D, Sun Z P, Ze ng C, Lu H, Ma o D, Cui [ 1 1 ] Y D, Wa n g F Q 2 0 1 3 S c i .Re p . 3 2 7 1 8 Cui Y DLi u X M 2 01 3 opt .Ex p r e s s 21 1 8 9 69 【 1 2 ] So ng Y F,Li L,Zh an g H,Sh e n D Y, Ta ng D Y ,Lo h K [ 1 3 】 P 2 01 3 Opt .Ex p r e s s 21 1 0 01 0 4 结 论 实 验 研 究 了基 于氧 化 石 墨 烯 可 饱和 吸 收体 的 Me n g Y C,Zha ng S M 【 l 4 】 , Li X L,Li H F, Du J,Ha o Y P 2 01 2 Op t .Ex pr e s s 20 66 8 5 Amr a ni F,Habo u c ha A ,S al hi M ,Le bl o nd H ,Ko m ar o v 【 l 5 ] A.Gr e l u P.S an c h e z F 2 0 09 Op t .Le f t .3 4 21 2 0 被 动 锁 模 全 正 常 色 散 掺镱 光 纤 激 光 器 中 多脉 冲 的 现象 .在 同一抽 运 功率 不 同 的偏 振态 下 , 实 验 获得 了矩 形 脉 冲 谐 波 锁 模 、 耗 散 孤 子 谐波 锁 模 、 准 谐 波 W an g L R,Li u X M ,G o ng Y K ,H u X H ,W an g Y S, [ 1 6 】 锁模, 脉 冲 峰值 周 期性 调 制 , 脉冲簇、 脉 冲束 、 混沌 多重 脉 冲 的多 脉冲 现 象.调节 P C相 当于 改变 腔 内 损耗 , 是 实现 不 同多 脉冲 现 象 的主 要原 因 .本 研 究 有利 于 加深 对 多脉 冲 动 力 学行 为 在 正 常 色 散 区域 氧化 石 墨烯锁 模掺 镱光 纤激光 器 中 的理 解 . L u K Q 2 0 0 9 A c t a P h y s . S i n . 5 8 4 6 6 4( i n C h i n e s e ) f 王 擂 然, 刘 雪明,宫永康, 胡 晓鸿,王屹 山,卢克清 2 0 0 9物 理 学报 5 8 4 6 6 4 1 [ 1 7 】 Z h a n g Z X, Da i G X 2 0 1 1 Ac t a O p t . S i n . 3 1 1 3 1( i n Ch i n e s e )f 张祖兴, 戴国星 2 0 1 1光 学学报 3 1 1 3 1 1 船 [ 1 8 1 Z h a o H, Ch a i L, Ou y a n g C M, Hu M L, Wa n g Q Y 2 0 1 0 C h i n .J .L a s e r s 3 7 2 9 5 8( i n Ch i n e s e )f 赵慧,柴路,欧阳 春梅, 胡明列, 王清月 2 0 1 0中国激 光 3 7 2 9 5 8 1 Ba o C Y .Xi ao X S. Yan g C X 2 0 1 3 Opt .Le t t .38 1 8 7 5 【 1 9 】 Z h a o J Q, Wa n g Y G, Ya n P G, Ru a n S C, Ch e n g J Q, [ 2 0 ] 参 考文献 【 1 ]Gr e l u P , Ak h me d i e v N 2 0 0 4 O p t . E x p r e s s 1 2 3 1 8 4 【 2 】A mr a n i F , S a l h i M, L e b l o n d H, S a n c h e z F 2 0 1 0 O p t . Co m m un.283 5 2 2 4 Du G G, Yu Y Q, Z h a n g G L, We i H F, L u o J , T s a n g Y H 20 1 2 Ch i n.Ph y s .Le t t .29 11 42 0 6 Z h a o J Q, Wa n g Y G, Ya n P G, Ru a n S C, Z h a n g G L, L i H Q. Ts a n g Y H 2 0 1 3 L a s e r Ph y s . 2 3 7 5 1 0 5 Wa ng Y G ,Che n H R,W e n X M ,Hs i e h W F,Tan g J 2 01 1 Na no t e c hno l o g y 22 45 5 2 03 [ 3 】F e n g Q , C h e n Y, Z h a o C , L i Y , w n J G, Z h a n g H 2 0 1 3 Opt .Eng i ne e r .5 2 4 4 20 1 Ta n g D Y, Z h a o L M, Z h a o B, Li u A Q 2 0 0 5 Ph y s . Re v , 72 4 38 1 6 [ 4 】C h e n H R, L i n K H, a i c Y, wl u H H, wu c H, C h e n C H,Chi Y C,Li n G R,Hs i e h W F 2 01 3 Opt .Le t t .38 8 4 5 Li u X M 2 01 0 Ph y s Re v .A 81 2 3 81 1 Li u X M 2 011 Phy s .Re v A 8 4 5 3 82 8 Z han g H, Ta ngD Y , Ⅵ X, Zha oLM 2 00 9 Opt . Ex pr es s 1 7 1 2 69 2 [ 5 ]C h e n W C, L u o Z C, Xu W C 2 0 0 9 L a s e r P . L e t t , 6 8 1 6 [ 6 】X u Z W, Z h a n g Z X 2 0 1 3 A c t a P h y s . S i n . 6 2 1 0 4 2 1 0( i n C h i n e s e ) [ 徐 中巍, 张祖兴 2 0 1 3 物 理学报 6 2 1 0 4 2 1 0 】 Z h a n g H, T a n g D, Kn i z e R J , Z h a o L M, Ba o Q L, L o h K P 2 0 1 0 App 1 .Ph y s .Le t t .96 11 1 1 1 2 0 842 02 — 6 物 理 学报 Ac t a P h y s . S i n . Vo 1 . 6 3 , No . 8( 2 0 1 4 )0 8 4 2 0 2 Expe r i me nt a l s t udi e s of m ul t i pl e pul s e s i n a pas s i ve l y yt t e r bi um - do pe d ibe f r l a s e r ba s e d on g r aphe ne - o xi de s a t ur a bl e abs or be r 木 Hu a n g S h i — S h e n g ) Wa n g Y o n g — G a n g 。 ) L i H u i — Qu a n ) Li n Ro n g — Yo n g ) Ya n Pe i — Gu a n g ) 十 1 ) ( S h e n z h e n K e y L a b o r a t o r y o f L a s e r E n g i n e e r i n g , C o l l e g e o f E l e c t r o n i c S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y , S h e n z h e n U n i v e r s i t y , S h e n z h e n 5 1 8 0 6 0 , C h i n a ) 2 ) ( S t a t e Ke y L a b o r a t o r y o f T r a n s i e n t O p t i c s a n d P h o t o n i c s , X i ' a n I n s t i t u t e o f O p t i c s a n d P r e c i s i o n Me c h a n i c s , C h i n e s e A c a d e m y o f S c i e n c e s , X i ' a n 7 1 0 1 1 9 , C h i n a ) ( R e c e i v e d 1 N o v e mb e r 2 0 1 3 ; r e v i s e d ma n u s c r i p t r e c e i v e d 3 D e c e mb e r 2 0 1 3) A bs t r ac t Th e d i f e r e n t mu l t i p l e p u l s e p h e n o me n a a r e e x p e r i me n t a l l y s t u d i e d i n a p a s s i v e l y mo d e - l o c k e d y t t e r b i u m- d o p e d ib f e r l a s e r b a s e d o n g r a p h e n e - o x i d e s a t u r a b l e a b s o r b e r ( G O S A ) w i t h n e t n o r ma l d i s p e r s i o n c a v i t y . A t t h e s a m e p u mp p o w e r wi t h d i f e r e n t po l a r i z a t i o n o r i e n t a t i o n s ,we o b s e r v e t h e mu l t i p l e p u l s e ph e n o me n a ,i n c l u d i n g h a r mo ni c mo d e - l o c k i n g o f r e c t a n g u l a r p u l s e s ,d i s s i p a t i v e s o l i t o n s , q u a s i - h a r mo n i c mo d e — l o c k i n g ,p e r i o d i c a l p e a k mo du l a t i o n ,mu l t i p u l s e b u n c h e s , mu l t i p u l s e c l u s t e r ,a n d c h a o t i c mu l t i p u l s e . Th e i n s e r t e d 2 n m na r r o w b a n d wi d t h i f l t e r i s i mpo r t a n t f o r l i mi t i n g t h e g a i n b a n d wi d t h a n d s h a p i n g p u l s e s .A d j u s t i n g t h e p o l a r i z a t i o n c o n t r o l l e r i s e q u i v a l e n t t o c h a n g i n g t h e g a i n i n t h e l a s e r c a v i t y , wh i c h i s t h e ma i n r e a s o n or f t h e f o r ma t i o n o f d i fe r e n t mul t i p l e p u l s e s s t a t e s .Th i s i s t h e ir f s t t i me t h a t d i f e r e n t mu l t i p l e p u l s e s s t a t e s h a v e b e e n o b s e r v e d i n a n - - n o r ma l ? ? di s p e r s i o n Yb - d o p e d i f be r l a s e r wi t h g r a p h e n e - o x i d e s a t u r a b l e a b s o r be r .Th e s e r e s u l t s c o u l d e x t e n d t h e u n d e r s t a nd i n g o f mu l t i p l e pu l s e d y n a mi c s i n GOS A mo d e — l o c k e d i f b e r l se a r s . Ke y wo r ds :g r a p h e n e - o x i d e , a l l n o r ma l d i s p e r s i o n, y t t e r b i u m— d o pe d i f b e r l a s e r , mu l t i p l e p u l s e s P ACS : 4 2 . 5 5 . Wd , 4 2 . 6 5 . R e , 4 2 . 6 5 . S f DO I : 1 0 . 7 4 9 8 / a p s . 6 3 . 0 8 4 2 0 2 P r o j e c t s u p p o r t e d b y t h e N a t u r a l S c i e n c e F o u n d a t i o n o f G u a n g d o n g P r o v i n c e ,C h i n a( G r a n t N o .¥ 2 0 1 3 0 1 0 0 1 2 2 3 5 ) t h e Fo un da t i o n f o r S c i e n t i ic f a nd Te c hni c a l I nn o v a t i o n i nH i g he r Edu c a t i o no f G ua n gdo n g C h i n a( G r a n t N o 2 0 1 3 KJ c x 0 1 6 1 ) , a n d t h e S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y P r o j e c t o f S h e n z h e n C i t y , C h i n a f Gr a n t N o s . J C Y J 2 0 1 2 0 6 1 3 1 7 2 0 4 2 2 6 4 , J C YJ 2 0 1 3 0 3 2 9 1 4 2 0 4 0 7 3 1 ) . t C o r r e s p o n d i n g a u t h o r .E - ma i l : y a n p g  ̄s z u . e d u . c a 0 8 4 2 0 2 . 7 f 7


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