墨西哥普埃布拉自治大学Ciencias研究所–​氧化石墨烯量子点作为可饱和吸收剂的短脉冲调Q光纤激光器

在这项工作中，我们报道了基于氧化石墨烯量子点(GOQDs)作为可饱和吸收剂(SA)的调q光纤激光器的实验研究。采用炭化和剥离静电纺丝聚丙烯腈(PAN)纤维制备了GOQDs。傅里叶变换红外光谱(FTIR)结果显示了与GOQDs相关的CHs和C=O基团引起的波段。拉曼光谱显示GOQDs的典型G和D波段。透射电镜(TEM)计算所得GOQDs的尺寸为6 nm;此外，通过高分辨率透射电镜(HRTEM)计算出氧化石墨烯(002)方向对应的面间距为0.19 nm。利用GOQDs光分解沉积技术在单模光纤芯上实现了SA。利用高增益掺铒光纤放大器(EDFA)在1550 nm波长处的P-扫描技术对GOQDs进行了非线性表征（NLC）。结果表明，该材料具有饱和吸收特性，β = -1.178 x10^-6 (m/W)，非线性磁化率为Im(χ⁽³⁾) ≈ -1.573×10^-7 (esu)。基于GOQDs作为光纤激光器开关器件的SA实验结果显示，该激光器产生的脉冲发射波长为1599 nm，频率为2 ~ 16 kHz，最大平均输出功率为1.3 mW，具有典型的调q激光器特性。

图1.  1100℃下碳化PAN纤维的a)FTIR和b)拉曼光谱。

图2. a) GOQDs的TEM显微照片。b) GOQDs的FTIR光谱，c) GOQDs的拉曼光谱。

图3. 光纤端GOQDs光沉积的实验装置。

图4. 用于测量GOQDs的可饱和吸收特性的实验装置。

图5. GOQDs光沉积在光纤上的非线性传输曲线。

图6. 以GOQDs为SA的光纤脉冲激光器实验装置。

图7. 不同泵功率下调q激光输出脉冲串的迹线:a) 59.25 mW, b) 87.10 mW, c) 142.80 mW, d) 170.65 mW。

图8. a)频率和脉宽与入射泵功率的函数关系;b)输出功率与泵功率的函数关系。

图9. 调q光纤激光器输出脉冲的光谱。

相关研究成果由墨西哥普埃布拉自治大学Ciencias研究所P. Zaca-Moran等人于2023年发表在Heliyon (https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e20136 )上。原文：Short-pulsed Q-switched fiber laser using graphene oxide quantum dots based as saturable absorber。