二维材料增强光纤

二维材料可用于涂覆光纤以增强非线性相互作用，为构建未来非线性和超快激光系统开辟新途径。NIR 和 SWIR 光谱测量并量化输出特性和光学行为。石墨烯和过渡金属二硫属化物 (TMD)等原子薄二维材料可用于涂覆其他材料，以增强其功能并更好地利用其光学特性。来自中国科学院和北京大学的刘忠范研究小组在最近发表的《自然纳米技术》杂志上描述了他们如何增强二维材料非线性特性在光纤中的应用。他们的方法可应用于广泛的材料和光纤设计，为二维材料增强激光器和光转换系统开辟了新的可能性。

该团队通过化学气相沉积处理将 TMD MoS 2生长到二氧化硅纤维上，并使用拉曼和 PL 光谱来显示 2D 材料层的高度均匀性和质量(两者都是所有 2D 材料的基本表征技术)。由于其原子薄结构，薄膜不会对光纤中的光学模式产生负面影响，并且通过整个光纤长度的相互作用，可以大大增强非线性效应。实验表明，1800 nm 和 2100 nm 泵浦光束在 900 nm 和 700 nm 处的二次谐波 (SHG) 和三次谐波产生 (THG) 增强高达 300 倍。研究人员还构建了一种脉冲宽度短至 200 fs 的电信波长锁模激光器，其中使用 MoS2 作为可饱和吸收器，采用无自由空间光学部件的全光纤设计。

两个实验都使用光谱法。第二次和第三次谐波的产生由SP2500 光谱仪监测，并由Pylon-400BRX 深耗尽光谱相机进行检测。使用深耗尽型传感器可以实现宽光谱覆盖范围，并且在近红外波长范围内具有特别高的灵敏度。

测量通过监测信号波长来确认谐波信号的存在，并将放大增强量化为输入功率和光纤长度的函数。使用HRS-300 摄谱仪和NIRvana-640 InGaAs 相机测量 1550 nm 短波红外波长范围内锁模激光器的输出。

根据测量结果，研究人员得出结论：“与传统二维材料集成光纤相比，MoS2 嵌入光纤的优越性能、大规模生产能力和环境适应性在小面或外表面表现出明显的优势，表明它已经为超快激光器的科学研究和工业应用做好了准备。” 由于他们的方法适用于不同的光纤设计和其他 2D 材料，因此未来可以期待具有 2D 材料增强功能的光纤激光器的新设计。

审核编辑 黄宇