石墨烯被动锁模掺铒光纤孤子激光器：实验与数值模拟

"基于石墨烯的被动锁模掺铒光纤孤子激光器是一种利用石墨烯作为可饱和吸收体的新型激光技术。该激光器采用环形腔设计，通过调节石墨烯的吸收特性来实现锁模操作，从而产生高重复率、窄脉宽的脉冲输出。在实验中，当注入的抽运功率达到370.4毫瓦时，激光器产生了3.16兆赫兹的重复频率，脉宽约为1.32皮秒的锁模脉冲，平均输出功率为1.07毫瓦，单个脉冲的能量为0.338纳米焦耳。此外，激光的中心波长可在1556.72至1558.76纳米范围内进行调谐。为了验证实验结果，研究人员基于Ginzburg-Landau方程进行了数值模拟，模拟结果与实验观测到的现象相吻合，进一步证实了石墨烯在被动锁模光纤激光器中的有效应用。" 这篇摘要涉及到的知识点包括： 1. **激光器**：激光器是一种能够产生激光的设备，它是通过受激辐射过程来放大光的设备。在这篇文章中，特别提到了掺铒光纤激光器，这是一种常用的光纤激光器类型，它使用掺杂有铒离子的光纤作为增益介质。 2. **光纤激光器**：光纤激光器利用光纤作为激光的增益介质，具有高效率、高稳定性以及波长可调谐等优点。掺铒光纤激光器是其中的一种，它利用铒离子在特定波长（约1550纳米）的强烈吸收和辐射。 3. **石墨烯**：石墨烯是一种由碳原子构成的二维材料，具有独特的光学、电学和机械性能。在本文中，石墨烯被用作可饱和吸收体，这是因为它可以非线性地响应光强，适合用于激光器的锁模操作。 4. **被动锁模**：被动锁模是指通过非线性效应（如可饱和吸收）自发地将激光器锁定在一个脉冲序列中，而不是通过外部调制器。这种机制可以产生超短脉冲，通常用于高速通信、精密测量和光谱学等领域。 5. **孤子激光**：孤子是光脉冲的一种特殊形式，具有稳定的形状和宽度，能够在光纤中长距离传输而不失真。孤子激光器是利用孤子现象产生的激光器，能够输出高质量的短脉冲。 6. **可调谐激光器**：这种激光器允许改变输出激光的波长，通常通过调整激光器的某些参数（如温度、折射率或增益介质的浓度）来实现。文章中提到的激光中心波长在1556.72至1558.76纳米之间的可调谐范围，表明了这种激光器的灵活性。 7. **Ginzburg-Landau方程**：这是一个描述超导体、磁性和光学介质中非线性动力学的数学模型，此处用于数值模拟激光器的动态行为，以验证实验结果。 8. **数值模拟**：数值模拟是通过计算机程序来解决复杂物理问题的方法，它可以对实验数据进行理论解释和预测。在这项研究中，数值模拟有助于理解和解析基于石墨烯的被动锁模掺铒光纤孤子激光器的工作机制。