石墨烯驱动的高性能光纤激光器：被动锁模与调Q技术

本文主要介绍了基于石墨烯可饱和吸收体的新型光纤激光器的设计与性能研究。石墨烯，作为一种二维碳纳米材料，因其独特的电学和光学性质，被用于激光器中的可饱和吸收体，以实现被动锁模和被动调Q效应。这种掺镱光纤激光器采用了两种不同的腔结构：环形腔和线形腔。 在环形腔结构下，当抽运功率达到1.2 W时，激光器显示出稳定的自锁模脉冲输出，重复频率为1.04 MHz，这表明石墨烯具有优秀的模式选择性，能抑制不必要的多模噪声。平均输出功率在此条件下达到了46 mW，单个脉冲能量更是高达163 nJ，而脉冲宽度仅为680 ps，这体现了高脉冲能量和超短脉冲特性，对于光通信和精密测量等领域具有潜在应用价值。 进一步提升抽运功率至2.3 W时，平均输出功率提升至170 mW，显示出石墨烯吸收体对激光功率的高效控制能力。同时，单脉冲能量依然保持在高水平，为高强度光脉冲应用提供了可能。 在采用线形腔结构时，石墨烯被动调Q效果得以实现。重复频率范围扩展到了140~257 kHz，这使得激光器具有更大的频率调谐范围，适用于不同应用场景。最窄的激光脉冲宽度可达70 ns，虽然较环形腔略有增加，但仍然保持了良好的时间分辨率。最大平均功率为12 mW，单脉冲能量则降至46 nJ，这表明在调Q模式下，激光器的能量分布更加均匀，适用于对功率稳定性要求较高的应用。 这篇论文展示了石墨烯作为可饱和吸收体在光纤激光器中的潜在优势，不仅能够提供高重复频率和短脉冲宽度，还能够通过调整腔结构实现被动调Q，这对于提升光纤激光器的性能和多功能性具有重要意义。未来的研究可能进一步探索石墨烯在更高功率、更宽频谱范围以及集成化应用方面的潜力。