光學(xué)微納米線的功能化及其激光應(yīng)用.pdf

1、光學(xué)微納米線，包括玻璃微納光纖、半導(dǎo)體納米線、金屬納米線等一維微納導(dǎo)波結(jié)構(gòu)，是近年發(fā)展起來的光纖光學(xué)及微納光子學(xué)等領(lǐng)域的前沿研究方向之一?；诹孔狱c、稀土離子或染料分子摻雜的微納光纖及半導(dǎo)體納米線的激光器作為新型的可集成的相干光源，在光通信、傳感以及信號處理等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用前景，得到了持續(xù)的關(guān)注和研究。為了實現(xiàn)光學(xué)微納米線在激光領(lǐng)域功能的多元化，并拓展微納米線激光器的門類和應(yīng)用領(lǐng)域，提出兩種復(fù)合型功能微納米線（包括半導(dǎo)體-金屬復(fù)合納米

2、線和石墨烯復(fù)合的微納光纖），來分別實現(xiàn)空間尺度上突破衍射極限的激光光束輸出，和時間尺度上亞皮秒的激光脈沖輸出。
　　本論文的第一部分工作，基于金屬納米線的強光場約束能力(λ/10～λ/20)和半導(dǎo)體納米線的超高光學(xué)增益(e.g.，3000 cm-1)，提出半導(dǎo)體-金屬復(fù)合納米線的激光器結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了空間分離的表面等離激元腔模，和突破衍射極限的激光光束輸出(光束的模場直徑約為λ/10)，其激光中心波長約為723 nm，線寬為0.38

3、nm，閾值為60μJ/cm2。并通過改變Ag納米線的損耗特性來調(diào)控激光器的閾值，以實現(xiàn)激光的開關(guān)調(diào)制特性。比如在Ag線末端耦合另一根納米線，相當(dāng)于對原有的復(fù)合腔引入額外的損耗，實現(xiàn)了激光的“開關(guān)”效應(yīng)，顯示了對表面等離激元激光器超快調(diào)制的可能性。
　　本論文的第二部分工作，提出了一種有效地將化學(xué)氣相沉積（Chemical VaporDeposition，CVD）生長的石墨烯轉(zhuǎn)移到微納光纖表面的方法。并基于石墨烯的飽和吸收效應(yīng)，用石

4、墨烯與微納光纖的復(fù)合結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了低損耗、低閾值的復(fù)合飽和吸收體。比如，將20μm長的單層石墨烯復(fù)合在直徑1μm的微納光纖表面，其總的凈透過率為73％（不加石墨烯的微納光纖的透過率為90％左右），飽和吸收的閾值為40MW/cm2。然后，將15μm長的多層石墨烯復(fù)合在直徑為1μm的微納光纖表面，實現(xiàn)了調(diào)制深度為12％的全光調(diào)制。此外，將20μm長的單層石墨烯復(fù)合在直徑為1μm的微納光纖表面，并將其接入到摻鉺光纖環(huán)中，在975 nm的連續(xù)激光