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一步轉換法制備高性能三層石墨烯飽和吸收鏡

2020-01-10

由于超快激光具有較高的時間分辨和極短的脈沖時域寬度,它在科學研究和工業制造等領域具有廣泛的應用,如光通信,光譜學,傳感,材料和信號處理等方面。目前,超快激光器實現方法主要通過主動和被動鎖模技術。主動技術需要引入有源器件,如調制器。相比而言,被動調鎖模技術是利用飽和吸收體的非線性飽和吸收作用來實現超快激光,具有成本低,結構緊湊等優點。

由于石墨烯具有超快的間接載流子弛豫和超寬帶波長吸收,它可作為一種可飽和吸收體(SA),被廣泛應用于超短脈沖光纖激光器中。然而,在單層石墨烯層堆積過程中,不同石墨烯層界面之間會產生非均勻接觸從而會降低器件性能。因此,中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所張子旸研究員等報告了通過一步轉移過程制備石墨烯可飽和吸收鏡的方法,從而提高石墨烯層界面接觸的均勻性,得到了三層石墨烯(TLG)比單層石墨烯(SLG)具有更大的調制深度和較低的非飽和損耗。如圖一所示,基于三層石墨烯可飽和吸收鏡的1550 nm鎖模摻鉺光纖激光器具有良好的輸出特性,其最大輸出功率為9.9 mW,斜率效率為2.4 %,脈沖寬度為714 fs。該發現有望為基于石墨烯可飽和吸收體的高性能超短脈沖光纖激光器的發展鋪平道路。

圖1 實驗結果:(a)輸出功率vs.泵浦功率。(b)輸出光譜。(c)脈沖序列。(d)鎖模激光器射頻光譜。插圖為測試范圍為11.1MHz的射頻光譜。(e)自相關軌跡。

Realization of high-performance tri-layer graphene saturable absorber mirror fabricated via a one-step transfer process

Cheng Jiang, Xu Wang, Jian Liu, Jiqiang Ning, Changcheng Zheng, Xiaohui Li, Ziyang Zhang

J. Semicond. 2020, 41(1): 012302

doi: 10.1088/1674-4926/41/1/012302

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(來源:半導體學報公眾號)



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