可飽和吸収体として有機材料を使用した 1570 nm の超高速ファイバーレーザー

Scientific Reports volume 12、記事番号: 13288 (2022) この記事を引用

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メトリクスの詳細

この研究では、エルビウムドープファイバーレーザー (EDFL) の異なる長さでモード同期動作を生成するための可飽和吸収体 (SA) としてのポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン): ポリ(スチレンスルホネート) (PEDOT: PSS) を実証しました。 PEDOT: PSS はポリビニル アルコールに埋め込まれ、レーザー セットアップ内で吸収体として機能する薄膜を形成しました。 3 つの異なるモードロック EDFL が、異なるキャビティ長と出力カプラ比で正常に実証されました。 3.417 MHz/710 fs、4.831 MHz/510 fs、および6.049 MHz/460 fsのパルス繰返し速度/幅は、20:80/60.7 m、10:90/42.7 m、およびそれぞれ5:95/33.7メートル。 すべての実験では、中心波長 1570.76 nm、1570.3 nm、および 1569.95 nm、3 dB 帯域幅それぞれ 4.8 nm、5.6 nm、および 6.5 nm で安定したモードロック動作が生成されました。 超高速ファイバーレーザーの長時間安定性は、各セットアップについて 120 分間調査されました。 提案された PEDOT: PSS は、さまざまなファイバー レーザー設定でモード同期動作を誘発する有望な材料であることが証明されています。

非線形光学やオールファイバーシーイングなどのさまざまなフォトニクス システムは、エルビウムドープ ファイバー レーザー (EDFL) の独特の特性によって革命をもたらしました。 EDFL に対する研究関心が大幅に高まっているのは、完璧なビーム品質、低い挿入損失、高出力、狭い線幅を備えた調整可能な出力を生成する能力に起因しています 1,2。 これらのファイバー レーザーは、パルス モードまたは連続波 (CW) のいずれかで動作できます。 パルス EDFL は、Q スイッチング 3 またはモードロック 4 動作で動作する、高いピーク出力を持つ超高速レーザーを指します。 モードロック EDFL は、アクティブまたはパッシブ技術を通じてフェムト秒パルスを生成する独特の能力により、大容量光通信アプリケーションで広く使用されています5。 アクティブ技術では、外部変調器と、光電変調器や音響光学系などの電子部品 6 が必要であったため、システムの柔軟性が低く高価になりました。 一方、パッシブ技術は、より気密で多様なソリューションを提供します。 可飽和吸収体 (SA) は、実際の SA と人工 SA に分類できるパッシブ技術で超高速レーザーを生成するための鍵です。 人工 SA は、非線形偏光展開 (NPE)7、非線形増幅ループミラー (NALM)8、非線形光ループミラー (NOLM)9 などの光学コンポーネントの形成です。 人工 SA には、複数の光学コンポーネントの形成と環境摂動に対する感度が必要であり、その実現可能性が制約されていました。 半導体可飽和吸収体ミラー (SESAM)10 は実際の SA として使用されています。 残念ながら、SESAM には、高コスト、狭い動作帯域幅、低い損傷しきい値、複雑なセットアップなど、多くの欠点があります11。 したがって、ファイバーレーザーシステムで超高速現象を引き起こすために、新興材料SAが主な研究の焦点になりつつあります。 グラフェン 12、カーボン ナノチューブ (CNT) 13、黒リン (BP) 14、遷移金属ジカルコゲニド (TMD) 15、16、 17、トポロジカル絶縁体（TI）18、19、20。 これらの材料は、吸収 21、サイズ 22、化学的安定性 23、および回復時間 24 における優れた性能により、SA としての大きな可能性を証明しています。 最近、有機材料（OM）は、優れた柔軟性、熱安定性、成膜能力を示す新しい材料として注目されています。 これらのプロパティにより、最前線のテクノロジーで OM を使用できるようになります。 当然のことながら、OM アプリケーションは超高速レーザー アプリケーションにも拡張されています。 たとえば、OM のメンバーであるポリ (3,4-エチレンジオキシチオフェン) ポリスチレン スルホン酸塩 (PEDOT: PSS) のポリマーは、ファイバー レーザー システムでピコ秒パルスを誘導することが報告されています 25。 しかし、超高速レーザーを誘導する OM の可能性に関する研究は、他の新興材料と比較するとまだ少数です。