[发明专利]一种超短脉冲光纤激光器工作波长的调谐方法

说明书

本发明公开了一种超短脉冲光纤激光器工作波长的调谐方法，属于脉冲激光技术领域，具体涉及一种基于金纳米棒材料可饱和吸收体的被动锁模光纤激光器的工作波长调谐方法。具体地是将金纳米棒与D形光纤结合制备出金纳米棒/D形光纤可饱和吸收体，将可饱和吸收体置于环形激光腔中，用于实现锁模激光输出，金纳米棒/D形光纤可饱和吸收体置于温控平台上，通过改变平台温度，可调控其吸收强度及吸收峰位置。由于激光器结构不变，输出激光重复频率基本保持不变。

技术领域

本发明属于脉冲激光技术领域，具体涉及一种超短脉冲光纤激光器工作波长的调谐方法。

背景技术

超短脉冲光纤激光器具有峰值功率高、稳定性好、光束质量好、工作稳定可靠、输出控制方便、环境适应性强等特点，近年来已成为激光技术领域的热门研究内容之一。根据调制方式的不同，可分类为主动锁模光纤激光器和被动锁模光纤激光器。与主动锁模光纤激光器相比，被动锁模具有结构简单紧凑、输出激光的脉冲宽度窄(可达飞秒量级)等优点。被动锁模通常利用可饱和吸收效应实现。金纳米材料是一种新型的可饱和吸收体，其具有较高的非线性系数、较快的恢复时间等优点。基于金纳米棒特殊吸收光谱特性，即其吸收峰(表面等离激元共振峰)位置由长径比大小决定，利用具有不同长径比的金纳米棒作为可饱和吸收体和实现可见-近红外光波段锁模脉冲激光输出。目前利用金纳米棒轴向等离共振效率相关的可饱和吸收特性，目前已实现～1微米、～1.5微米和～2微米波段的锁模脉冲激光输出。

对于被动锁模光纤激光器，输出激光一般具有固定的工作波长、重复频率和脉冲宽度。对于光谱学、光学测量等领域应用，常需要工作波长可调谐超短脉冲激光器。以往实现波长调谐通常为在激光腔内加入可调谐滤波器件实现，但这不仅增大激光器系统的复杂性，而且由于腔结构参数也随之变化，常伴随激光重复频率等参数的变化，给数据分析带来干扰。因此，为满足应用需求，探索新的超短脉冲光纤激光器工作波长调谐方法具有非常重要的意义。

发明内容

为了克服现有技术中调谐锁模光纤激光器工作波长所面临的问题，本发明提供一种在不改变激光腔结构的前提下，通过改变金纳米棒可饱和吸收体温度，实现被动锁模光纤激光器工作波长调谐的方法。本发明是利用金纳米棒轴向等离激元共振效应实现可饱和吸收。通过改变金纳米棒周围环境温度，可改变金纳米棒表面自由电子分布状态，进而实现对等离激元共振吸收强度和吸收峰位置的调控，达到调控基于金纳米棒可饱和吸收体锁模光纤激光器工作波长的目的。利用该方法可在不改变激光腔结构的前提下，实现对被动锁模光纤激光器工作波长的调控。

本发明通过如下技术方案实现：

一种超短脉冲光纤激光器工作波长的调谐方法，具体地是将金纳米棒与D形光纤结合制备出金纳米棒/D形光纤可饱和吸收体，将可饱和吸收体置于环形激光腔中，用于实现锁模激光输出，金纳米棒/D形光纤可饱和吸收体置于温控平台上，通过改变平台温度，可调控其吸收强度及吸收峰位置。

进一步地，所述改变平台温度的范围为-20～60℃。

进一步地，所述金纳米棒/D形光纤可饱和吸收体的制备方法，具体步骤如下：

步骤1：首先将浓度为0.2M的十六烷基三甲基溴化铵溶液、浓度为0.034M的氯金酸溶液和浓度为0.5mM的硼氢化钠溶液按照一定比例混合后，置于60℃的水浴环境下搅拌制成种子液；然后将浓度为0.15M的十六烷基三甲基溴化铵溶液、浓度为37.5％的盐酸、浓度为0.4mM的硝酸银溶液和浓度为0.034M的氯金酸溶液按照一定比例混合后，置于在60℃的水浴环境下搅拌30分钟后，加入与混合溶液体积比为1:300～600，浓度为0.65mM的抗坏血酸溶液，制成生长液；最后向生长液中加入种子液，二者体积比约为300～600:1，搅拌均匀后置于30℃恒温避光环境静置一段时间后可得金纳米棒混合溶液；从其中取5mL溶液置于离心管中，在5000-10000转每分钟的速度下离心10分钟，取其中沉淀分散在去离子水中，继续离心，如此反复清洗三次，得到金纳米棒水溶液；