介绍了3 μm光纤激光器常用的光纤基质和稀土增益离子,分析了3 μm稀土掺杂光纤激光器的工作原理,并且从不同研究视角回顾了3 μm稀土掺杂光纤激光器的研究进展。其中,锁模中红外光纤激光器、小型化全光纤中红外激光器和3~4 μm更长波长的中红外光纤激光器是目前研究的主要趋势和热点。随着3 μm中红外光纤激光相关技术的迅速发展,结构更紧凑、性能更优异的3 μm光纤激光器不断涌现,必将大大推动其商业化和实用化的进程,更好地满足不同领域的应用需求。

以被动锁模正色散掺镱(Yb)光纤激光器为研究对象,实验比较研究了激光腔内滤波带宽对产生正色散束缚态孤子的影响。采用高掺Yb光纤作为增益介质,半导体饱和吸收镜作为锁模部件,获得1064 nm全光纤线型腔锁模激光器。当腔内带通滤波器选用不同带宽(0.2,1.0,1.2,2.3 nm)时,观察到不同的皮秒锁模脉冲状态。在滤波带宽较小(0.2 nm)或较大(2.3 nm)时,仅产生稳定的单脉冲耗散孤子;相反地,在滤波带宽适中(1.0 nm或1.2 nm)时,分别观察到典型的相位差为π和-π/2束缚态耗散孤子,脉宽和脉冲间隔均分别为3 ps和14 ps。将束缚态耗散孤子激光通过主控振荡功率放大技术放大至1.4 W后,将其注入到光子晶体光纤中,获得了750~1600 nm超连续谱(10 dB谱宽),输出功率约为0.7 W,相比传统耗散孤子抽运具有更好的光谱平坦性。

为了提升MoS₂可饱和吸收体在脉冲激光器中的稳定性和工作性能，本论文采用氧化石墨烯(GO)作为胶体表面活性剂，通过LPE 的方法剥离出少层MoS₂，并进一步开展了少层GO-MoS₂用于掺铒光纤激光器(EDFL)锁模的实验研究。在实验中获得了中心波长为1558 nm，重复频率为7.86 MHz，脉宽为1.9 ps 的稳定锁模脉冲激光。当泵浦功率为60.5 mW 时，输出功率为0.48 mW，脉冲峰值功率为32.1 W。研究证明，采用这种方法制备的新型复合二维材料有利于保持少层MoS₂的稳定性，并且能提高MoS₂可饱和吸收体的损伤阈值，以获取更大脉冲能量的超快激光。