カーボンナノチューブの可飽和吸収を利用した短波長短パルスモード同期レーザの研究

利用碳纳米管饱和吸收的短波长短脉冲锁模激光器研究

• 批准号: 16656022
• 负责人: 山下 真司
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16656022/
• 关键词: カーボンナノチューブ; 光ファイバレーザ; モード同期; 可飽和吸収; 光短パルス発生; 過飽和吸収

本研究は、カーボンナノチューブ(CNT)の可飽和吸収特性を利用して、さまざまな分野で利用できる新しい、かつ低コストな短波長短パルスモード同期レーザの研究を行うものである。我々の従来の研究では波長が1.55μm帯(Cバンド)の結果であったが、単層カーボンナノチューブは動作波長をチューブ径により変えることができる。実際のサンプルはいくつかの種類の単層カーボンナノチューブが混ざっているため、サンプルによっては光吸収に大きな広がりをもつ。このため、1.55μm帯(Cバンド)だけでなく、1.6μm帯(Lバンド)や1.48μm帯(Sバンド)でもモード同期光ファイバレーザを構成できることを示した。さらに、波長1.3μmで利得をもつプラセオジウム(Pr)ドープ光ファイバを用いた1.3μm帯モード同期光ファイバレーザ、波長1μmで利得をもつイッテルビウム(Yb)ドープ光ファイバを用いた1μm帯モード同期光ファイバレーザも実現している。1μm帯モード同期イッテルビウムドープ光ファイバレーザでは、1.5μm帯のエルビウムドープ光ファイバに代えて、1μm帯で利得をもつイッテルビウムドープ光ファイバを用いている。可飽和吸収素子としては、光ファイバコネクタ端面にスプレーコーティングした単層カーボンナノチューブを透過型の形で用いている。1μm帯では、通常の単一モード光ファイバが大きな負の波長分散を持つため、共振器中でパルスが広がってしまう。これを補償するため、この波長帯で正の分散をもつ回折格子ペアとプリズムを用いている。出力スペクトルと自己相関波形の測定の結果、繰り返し周波数約23MHz、光スペクトル幅は約7.5nmで、自己相関波形から計算されるパルス幅は約180fsであり、時間・帯域積は約0.35とほぼトランスフォームリミットの超短パルスが生成できていることがわかった。

这项研究将利用碳纳米管（CNT）的饱和吸收特性研究可用于多种领域的新型和低成本，短波长，短脉冲模式的激光器。在我们以前的研究中，波长为1.55μm（C频带），但是单壁碳纳米管的工作波长可能会根据管道直径而变化。实际样品包含几种类型的单壁碳纳米管，因此有些样品在光吸收中具有很大的扩散。因此，已经表明，模式锁定的光纤激光器不仅可以在1.55μm波段（C频段）中构造，还可以在1.6μm频带（L频带）和1.48μm波段（S频带）中构造。此外，使用prasemodymium（pr）的光纤纤维激光器1.3μm波段的光纤激光器，波长为1.3μm，并使用1μm-band模式光纤激光激光使用YTTERBIUM（YB）的光纤（YB）型光纤纤维与1°iS 1°Mms weavel。在1μm带模式锁定的Ytterbium掺杂光纤激光器中，使用1μm带中增益的1.5μm带掺杂光纤的光纤。作为可饱和吸收元件，在光纤连接器末端喷涂的单壁碳纳米管以可渗透形式使用。在1μM频带中，脉冲在谐振器中扩散，因为正常的单模光纤具有较大的负色色散。为了补偿这一点，使用了在此波长频段中具有正分散的衍射光栅和棱镜。 The measurements of the output spectrum and autocorrelation waveform revealed that the repetition frequency is approximately 23MHz, the optical spectrum width is approximately 7.5nm, the pulse width calculated from the autocorrelation waveform is approximately 180fs, and the time and band product is approximately 0.35, which shows that ultra-short pulses with almost transform limits can be generated.

项目成果

Recent advances in carbon nanotube photonics (invited)

碳纳米管光子学最新进展（特邀）

• 发表时间: 2004
• 期刊: Topical Meeting on Optical Amplifiers and Their Applications (OAA 2004) no.OMD3
• 作者: S.Y.Set;M.Jablonski;S.Yamashita
• 通讯作者: S.Yamashita

Mode-Locked Fiber Lasers Using Adjustable Saturable Absorption in Vertically Aligned Carbon Nanotubes

• DOI: 10.1143/jjap.45.l17
• 发表时间: 2005
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: S. Yamashita;Y. Inoue;S. Maruyama;Y. Murakami;H. Yaguchi;Tomoharu Kotake;S. Set

Femtosecond mode-locking of a ytterbium-doped fiber laser using a carbon-nanotube-based mode-locker with ultra-wide absorption band

• DOI: 10.1109/cleo.2005.202227
• 发表时间: 2005-05
• 期刊: (CLEO). Conference on Lasers and Electro-Optics, 2005.
• 作者: C. Goh;K. Kikuchi;S. Set;D. Tanaka;T. Kotake;M. Jablonski;S. Yamashita;T. Kobayashi

5GHz pulsed fiber Fabry-Perot laser mode-locked using carbon nanotubes

使用碳纳米管锁模的 5GHz 脉冲光纤法布里-珀罗激光

• 发表时间: 2005
• 期刊: IEEE Photonics Technology Letters 掲載予定
• 作者: S.Yamashita;Y.Inoue;K.Hsu;T.Kotake;H.Yaguchi;D.Tanaka;M.Jablonski;S.Y.Set
• 通讯作者: S.Y.Set

1300-nm pulsed fiber lasers mode-locked by purified carbon nanotubes

• DOI: 10.1109/lpt.2005.850883
• 发表时间: 2005-07
• 期刊: IEEE Photonics Technology Letters
• 影响因子: 2.6
• 作者: Yong-Won Song;S. Set;S. Yamashita;C. Goh;T. Kotake