Графеновый насыщающийся поглотитель для компактных лазеров ультракоротких импульсов
Специалистами компании «Русграфен» совместно с коллегами из Института общей физики РАН, Научного центра волоконной оптики РАН, Бауманского государственного университета, МИФИ и МФТИ использовали графен в качестве эффективного насыщающегося поглотителя для разработки компактных лазеров ультракоротких импульсов. Результаты работы опубликованы в журнале Quantum Electronics [1], [2].
Лазерные источники ультракоротких импульсов применимы для обработки материалов, лазерной локации, газоанализа, высокоскоростной передачи больших объемов данных. Они могут быть использованы в качестве задающих генераторов для объемных усилителей и нелинейных частотных преобразователей.
Для работы лазеров в режиме пассивной синхронизации мод традиционно используются такие насыщающиеся поглотители, как полупроводниковые структуры Semiconductor Saturable Absorber Mirror (SESAM). Однако применение графена обеспечивает ряд существенных преимуществ: малая толщина, сверхбыстрые (менее 5 пс) времена релаксации, постоянный линейный коэффициент пропускания (~ 2,3 %) в диапазоне от УФ до ИК, возможность нанесения непосредственно на активный элемент или зеркало резонатора.
Насыщающиеся поглотители на основе графена и одностенных углеродных трубок были использованы в гольминиевом волоконном лазере, работающем в режиме гибридной синхронизации мод. В зависимости от типа синхронизации мод получены разные параметры лазерного излучения: центральная длина волны излучения варьировалась от 2040 до 2085 нм, средняя выходная мощность излучения от 5 до 15 мВт, длительность импульсов от 0.5 до 1.3 пс. Частота следования импульсов составила 20.5 МГц [1].
На основе волновода в кристалле Nd:YAG и однослойного CVD-графена, производства компании «Русграфен», был создан твердотельный пикосекундный лазер с частотой следования импульсов 9.8 ГГц, работающий на длинах волн 1061 и 1064 нм. Продемонстрирована возможность одновременной двухволновой генерации в режиме пассивной синхронизации мод с использованием одного насыщающегося поглотителя на основе графена. Такой режим работы лазера может быть интересен для генерации терагерцевого излучения на разностной частоте длин волн 1061.58 и 1064.18 нм (Dn = 0.44 ТГц) [2].
[1] Spectral and temporal dynamics of ultrashort pulses in a holmium-doped fibre amplifier оригинал статьи
[2] GHz Repetition Rate of Picosecond Pulses in a Nd:YAG Waveguide Laser оригинал статьи