一种光纤激光器用饱和吸收体及其制备方法

摘要

本发明涉及一种光纤激光器用饱和吸收体及其制备方法，该饱和吸收体为透射式拉锥结构饱和吸收体，包括由内向外依次包覆的纤芯(101)、包层(102)、涂覆层(103)和异质结层。将液相剥离得到的层状石墨烯和Bi2Te3溶液，通过光吸附的方式附着在拉锥单模光纤的锥形区域就能得到。与现有技术相比，本发明具有损伤阈值高、结构简单、能承载高功率的双向传输光纤激光器等优点。

权利要求

1.一种三色双向同步锁模光纤激光器，该激光器包括由单模光纤连接的第一环形腔、第二环形腔和第三环形腔，其特征在于，还包括多个光纤激光器用饱和吸收体(10)，所述的饱和吸收体(10)位于第一环形腔和第二环形腔的交叠区域以及第二环形腔和第三环形腔的交叠区域；

所述的饱和吸收体(10)包括拉锥单模光纤和拉锥单模光纤外包覆的异质结层，所述的拉锥单模光纤的直径为10‑20μm，所述的异质结层厚度为5‑15μm，所述的异质结层包括多层交错分布的石墨烯层(104)和Bi2Te3层(105)，其中，石墨烯层(104)与拉锥单模光纤贴合，所述的石墨烯层(104)至少为两层。

2.根据权利要求1所述的三色双向同步锁模光纤激光器，其特征在于，所述的拉锥单模光纤包括纤芯(101)以及依次包裹在纤芯(101)外层的包层(102)和涂覆层(103)，所述的包层(102)材料包括石英，厚度为2‑3μm，所述的涂覆层(103)材料为折射率低于1.50的树脂，包括丙烯酸树脂、聚甲基丙烯酸甲酯或聚烯丙基二甘醇碳酸酯树脂，厚度为2‑3μm。

3.根据权利要求1所述的三色双向同步锁模光纤激光器，其特征在于，所述饱和吸收体(10)的制备方法，包括以下步骤：

(1)将单模光纤进行拉锥后，使得单模光纤出现中间的束腰，形成拉锥单模光纤；

(2)通过液相剥离得到层状石墨烯溶液和Bi2Te3溶液；

(3)先将拉锥单模光纤固定，然后将激光通入拉锥单模光纤，再将石墨烯溶液滴在拉锥单模光纤束腰区域，最后将激光撤去，并将石墨烯溶液加热蒸发，实现石墨烯层(104)的包覆；

(4)继续将激光通入拉锥单模光纤，将Bi2Te3溶液滴在拉锥单模光纤束腰区域，撤去激光后，将Bi2Te3溶液蒸发，实现Bi2Te3层(105)的包覆；

(5)重复步骤(3)或(4)，进行多层石墨烯层(104)或Bi2Te3层(105)的包覆，得到饱和吸收体(10)。

4.根据权利要求3所述的三色双向同步锁模光纤激光器，其特征在于，所述的层状石墨烯溶液和Bi2Te3溶液浓度均为0.5‑2mg/mL，所述加热的温度为40‑80℃；所述的激光波长为

976‑1550nm，功率为10‑50mW；撤去激光时，激光在拉锥单模光纤的透过率下降5‑10％，所述的单模光纤直径为230‑260μm，包括SMF‑28e单模光纤或HI 1060单模光纤。

5.根据权利要求1所述的三色双向同步锁模光纤激光器，其特征在于，所述的第一环形腔包括依次连接的第一主泵浦源(1001)、第一波分复用器(3)、Yb光纤(7)、第二前波分复用器(4001)、第一饱和吸收体(10)、第二后波分复用器(4002)、第一分束器(13)和第一光纤时延线(11)；

所述的第二环形腔包括依次连接的第一副泵浦源(1002)、第三波分复用器(5)、Er光纤(8)、第二前波分复用器(4001)、第一饱和吸收体(10)、第二后波分复用器(4002)、第二分束器(14)、第四中波分复用器(6002)、第二饱和吸收体(10)和第四前波分复用器(6001)；

所述的第三环形腔包括依次连接的第二泵浦源(2)、第四后波分复用器(6003)、Tm光纤(9)、第二光纤时延线(12)、第三分束器(15)、第四中波分复用器(6002)、第二饱和吸收体(10)和第四前波分复用器(6001)；

所述的第二前波分复用器(4001)、第二后波分复用器(4002)和第一饱和吸收体(10)位于所述第一环形腔和第二环形腔的交叠区域；

所述的第四前波分复用器(6001)、第四中波分复用器(6002)、和第二饱和吸收体(10)位于所述第二环形腔和第三环形腔的交叠区域。

6.根据权利要求5所述的三色双向同步锁模光纤激光器，其特征在于，所述的第一主泵浦源(1001)、第一副泵浦源(1002)和第二泵浦源(2)均为带单模尾纤输出的连续激光二极管；所述的第一主泵浦源(1001)和第一副泵浦源(1002)的中心波长为976nm，所述的第二泵浦源(2)的中心波长为1550nm。

7.根据权利要求5所述的三色双向同步锁模光纤激光器，其特征在于，所述的第一光纤时延线(11)和第二光纤时延线(12)的最大调节范围是300ps；所述的Yb光纤(7)、Er光纤(8)、Tm光纤(9)均为单包层掺杂光纤。

8.根据权利要求5所述的三色双向同步锁模光纤激光器，其特征在于，所述的第一分束器(13)、第二分束器(14)和第三分束器(15)均为双向输出的分束器。

说明书

一种光纤激光器用饱和吸收体及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及光纤激光器领域，尤其是涉及一种光纤激光器用饱和吸收体及其制备方法。

背景技术

[0002] 近些年来，光纤激光器在国内的应用越来越普及。比如材料加工、激光打标、激光医疗、光通信、科学研究等。与固体激光器相比，光纤激光器采用稀土离子掺杂的光纤作为
增益介质，具有很高的表面积—体积比，因而散热效率高且结构更加简单、轻便。

[0003] 目前，用于被动锁模光纤激光器的低维纳米材料被国内外很多课题组研究。这些材料包括零维纳米晶体/量子点(Au纳米离子、金属卤化物钙钛矿量子点和纳米晶体、PbS量
子点等)、一维纳米线(Cu纳米线、碳纳米管、Bi2S3纳米线等)和二维层状纳米材料(石墨烯、
二硫化钼、拓扑绝缘体、黑磷、MXene等)。

[0004] 在超快光纤激光领域，双色双向锁模光纤激光器是一个研究热点，在泵浦探测、非线性频率转换、相干反斯托克斯拉曼散射光谱学、光纤陀螺等领域具有重要应用价值。与利
用电反馈实现的主动同步锁模技术相比，被动同步锁模光纤激光器的结构更加紧凑并且响
应时间短。当前对于双色单向锁模光纤激光器的研究已经展开。但由于材料的限制，对于可
应用在光纤陀螺中的三色双向锁模光纤激光器的研究还未见相关报道。

[0005] 专利CN 209200364 U公开了一种三色同步锁模光纤激光器，包括三个环形腔，三个泵浦源产生的泵浦光各自通过一波分复用器耦合进一环形腔，并分别被掺杂光纤吸收，
所激发的激光在该环形腔内单向传输，并经分束器输出，其中，三个环形腔形成的两个交叠
区域分别引入一饱和吸收体，通过利用饱和吸收体的宽光谱响应特性，实现对三色光纤激
光的同时被动锁模，并进一步通过光纤时延线精确调节其中两色波段的光纤激光，使得三
色光纤激光锁模达到同步状态。该激光器是运用薄膜材料作为饱和吸收体，由于没有高承
载能力的饱和吸收体，所以只能进行低功率的单向激光传输，也就是说，提高激光器输出功
率的一个瓶颈，就在于饱和吸收体的材料本身。

发明内容

[0006] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种损伤阈值高、结构简单、承载功率高、能支持三色双向同步锁模光纤激光器的光纤激光器用饱和吸收体及
其制备方法。

[0007] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

[0008] 一种光纤激光器用饱和吸收体，包括拉锥单模光纤和拉锥单模光纤外包覆的异质结层，所述的拉锥单模光纤的直径为10‑20μm，优选15μm，所述的异质结层厚度为5‑15μm，优
选5μm。

[0009] 进一步地，所述的异质结层包括多层交错分布的石墨烯层和Bi2Te3层，其中，石墨烯层与拉锥单模光纤贴合。

[0010] 进一步地，所述的拉锥单模光纤包括纤芯以及依次包裹在纤芯外层的包层和涂覆层，所述的包层材料包括石英，厚度为2‑3μm，优选2.5μm，所述的涂覆层材料为折射率低于
1.50的树脂，包括丙烯酸树脂、聚甲基丙烯酸甲酯或聚烯丙基二甘醇碳酸酯树脂，厚度为2‑
3μm，优选2.5μm。

[0011] 其实，单模光纤为市售产品，原本也包括纤芯以及依次包裹在纤芯外层的包层和涂覆层，此时包层厚度为50‑60μm，涂覆层厚度为55‑65μm，总直径为230‑260μm，优选245μm。

[0012] 由于单模光纤被拉锥，因此包层厚度会从原本的50‑60μm渐变至2‑3μm，涂覆层厚度会从原本的50‑60μm渐变至2‑3μm。而中间直径最小的这一段称为束腰，后续的制备工作，
都是围绕拉锥单模光纤这一小段束腰区域展开的。

[0013] 一种如上所述的光纤激光器用饱和吸收体的制备方法，包括以下步骤：

[0014] (1)将单模光纤进行拉锥后，使得单模光纤出现中间的束腰，形成拉锥单模光纤；

[0015] (2)通过液相剥离得到层状石墨烯溶液和Bi2Te3溶液；

[0016] (3)先将拉锥单模光纤固定，然后将激光通入拉锥单模光纤，再将石墨烯溶液滴在拉锥单模光纤束腰区域，最后将激光撤去，并将石墨烯溶液加热蒸发，实现石墨烯层的包
覆；

[0017] (4)继续将激光通入拉锥单模光纤，将Bi2Te3溶液滴在拉锥单模光纤束腰区域，撤去激光后，将Bi2Te3溶液蒸发，实现Bi2Te3层的包覆；

[0018] (5)重复步骤(3)或(4)，进行多层石墨烯层或Bi2Te3层的包覆，得到光纤激光器用饱和吸收体。

[0019] 进一步地，所述的层状石墨烯溶液和Bi2Te3溶液浓度均为0.5‑2mg/mL，所述加热的温度为40‑80℃，优选50℃；所述的激光波长为976‑1550nm，功率为10‑50mW，优选20mW；撤去
激光时，激光在拉锥单模光纤的透过率下降5‑10％，所述的单模光纤直径为230‑260μm，优
选245μm，包括SMF‑28e单模光纤或HI 1060单模光纤。

[0020] 液相剥离制备石墨烯需要克服石墨烯层与层之间的范德华力，而将石墨烯分散在液体中是一种直接的有效减小范德华力的方式，这就使得液相剥离法具有实现工业化的可
能性。液相剥离法通常分为3个步骤：(1)将石墨分散在溶剂中，(2)通过超声波、微波、剪切
力、热应力以及电化学等手段辅助剥离，(3)离心分离得到石墨烯分散液。液相剥离法制备
石墨烯可以分为两类，包括直接液相剥离和助剂辅助液相剥离，其中直接液相剥离是通过
溶剂与石墨烯片层之间的相互作用使石墨烯稳定地分散在溶剂中，而助剂辅助剥离则是助
剂在溶剂和片层之间作用，从而使石墨烯稳定地分散在溶剂中。

[0021] 所述的饱和吸收体是透射式拉锥结构饱和吸收体。石墨烯/Bi2Te3/石墨烯异质结饱和吸收体是利用液相剥离的方法得到的层状石墨烯和Bi2Te3溶液，然后通过光吸附的方
式附着在拉锥单模光纤的锥形区域。拉锥单模光纤，就是将单模光纤在拉锥机上熔融拉伸
得到的拉锥单模光纤。拉锥结构具有更大的比表面积，在输出功率提升时，单位面积上的功
率不会提升太多，因而具有更好的耐久性，再加上石墨烯/Bi2Te3/石墨烯异质结能够进一步
提高光纤的损伤阈值，进而提高激光器的输出功率，提高饱和吸收体的耐久度。

[0022] 一种包含如上所述的饱和吸收体的三色双向同步锁模光纤激光器，该激光器包括由单模光纤连接的第一环形腔、第二环形腔和第三环形腔，其特征在于，还包括多个饱和吸
收体，所述的饱和吸收体位于第一环形腔和第二环形腔的交叠区域以及第二环形腔和第三
环形腔的交叠区域。

[0023] 进一步地，所述的第一环形腔包括依次连接的第一主泵浦源、第一波分复用器、Yb光纤、第二前波分复用器、饱和吸收体、第二后波分复用器、第一分束器和第一光纤时延线；

[0024] 所述的第二环形腔包括依次连接的第一副泵浦源、第三波分复用器、Er光纤、第二前波分复用器、饱和吸收体、第二后波分复用器、第二分束器、第四中波分复用器、饱和吸收
体和第四前波分复用器；

[0025] 所述的第三环形腔包括依次连接的第二泵浦源、第四后波分复用器、Tm光纤、第二光纤时延线、第三分束器、第四中波分复用器、饱和吸收体和第四前波分复用器；

[0026] 所述的第二前波分复用器、第二后波分复用器和饱和吸收体位于所述第一环形腔和第二环形腔的交叠区域；

[0027] 所述的第四前波分复用器第四中波分复用器、和饱和吸收体位于所述第二环形腔和第三环形腔的交叠区域。

[0028] 进一步地，所述的第一主泵浦源产生的泵浦光通过第一波分复用器耦合进第一环形腔，被Yb光纤吸收，所激发的激光在第一环形腔内双向传输，并经第一分束器实现顺时针
和逆时针两个方向激光的同时输出；

[0029] 所述的第一副泵浦源产生的泵浦光通过第三波分复用器耦合进第二环形腔，被Er光纤吸收，所激发的激光在第二环形腔内双向传输，并经第二分束器实现顺时针和逆时针
两个方向激光的同时输出；

[0030] 所述的第二泵浦源产生的泵浦光通过第四后波分复用器耦合进第三环形腔，被Tm光纤吸收，所激发的激光在第三环形腔内双向传输，并经第三分束器实现顺时针和逆时针
两个方向激光的同时输出；

[0031] 所述的第一主泵浦源、第一副泵浦源和第二泵浦源产生不同波长的泵浦光，第一光纤时延线和第二光纤时延线分别控制第一环形腔产生的激光和第三环形腔产生的激光
的时间延迟，实现三色光纤激光同步锁模。

[0032] 进一步地，所述的第一主泵浦源、第一副泵浦源和第二泵浦源均为带单模尾纤输出的连续激光二极管。

[0033] 进一步地，所述的第一主泵浦源、第一副泵浦源中心波长为976nm，所述第二泵浦源的中心波长为1550nm。

[0034] 进一步地，所述的第一光纤时延线和第二光纤时延线的最大调节范围是300ps。

[0035] 进一步地，所述的Yb光纤、Er光纤、Tm光纤均为单包层掺杂光纤。

[0036] 进一步地，所述的第一分束器、第二分束器和第三分束器均为双向输出的分束器。

[0037] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：

[0038] (1)将具有高热导率和高载流子迁移速率的石墨烯与具有较高调制深度的拓扑绝缘体Bi2Te3进行复合，形成石墨烯/拓扑绝缘体/石墨烯异质结，相比于单一材料，具有更高
的光损伤阈值，可以有效提升激光的输出功率和光学转换效率，进一步利用石墨烯/Bi2Te3/
石墨烯异质结的宽光谱响应特性，在超短脉冲激光经过锥形区域时，利用激光与异质结之
间的横向倏逝场作用，实现对三色光纤激光的同时被动锁模；

[0039] (2)同时，饱和吸收体采用拉锥结构，具有更大的比表面积，在输出功率提升时，单位面积上的功率不会提升太多，热效应被极大降低，因而具有更好的耐久性，帮助提高光纤
激光器的输出功率；

[0040] (3)通过两个光纤时延线精确调节不同波段的光纤激光，使得三色光纤激光锁模达到同步状态；另外，采用双向分束器实现三色锁模激光的双向输出；

[0041] (4)采用石墨烯/Bi2Te3/石墨烯异质结作为饱和吸收体，并且将目前的双色单向同步被动锁模光纤激光拓展到了三色双向同步被动锁模光纤激光；与利用电反馈实现的主动
锁模技术相比，该被动锁模光纤激光器结构更加简单且响应时间短。

附图说明

[0042] 图1为实施例中饱和吸收体截面示意图；

[0043] 图2为实施例中激光器的结构示意图；

[0044] 图中标号所示：第一主泵浦源1001、第一副泵浦源1002、第二泵浦源2、第一波分复用器3、第二前波分复用器4001、第二后波分复用器4002、第三波分复用器5、第四前波分复
用器6001、第四中波分复用器6002、第四后波分复用器6003、Yb光纤7、Er光纤8、Tm光纤9、饱
和吸收体10、纤芯101、包层102、涂覆层103、石墨烯层104、Bi2Te3层105、第一光纤时延线11、
第二光纤时延线12、第一分束器13、第二分束器14、第三分束器15、SMF‑28e单模光纤16、HI 
1060单模光纤17。

具体实施方式

[0045] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

[0046] 实施例1

[0047] 一种光纤激光器用饱和吸收体的制备方法，包括以下步骤：

[0048] (1)将纤芯101包覆有包层102和涂覆层103的SMF‑28e单模光纤16或HI 1060单模光纤17进行拉锥后，使得单模光纤出现中间的束腰，得到拉锥单模光纤；SMF‑28e单模光纤
16和HI 1060型单模光纤17的直径均为245μm；

[0049] (2)通过液相剥离得到层状石墨烯溶液和Bi2Te3溶液；层状石墨烯溶液和Bi2Te3溶液浓度均为1mg/mL左右；

[0050] (3)先将拉锥单模光纤固定，然后将激光通入拉锥单模光纤，再将石墨烯溶液滴在拉锥单模光纤束腰区域，最后将激光撤去，并将石墨烯溶液加热蒸发，实现石墨烯层104的
包覆；其中，激光波长为976nm，功率为20mW，撤去激光时，激光在拉锥单模光纤的透过率下
降5％；

[0051] (4)继续将激光通入拉锥单模光纤，将Bi2Te3溶液滴在拉锥单模光纤束腰区域，撤去激光后，将Bi2Te3溶液蒸发，实现Bi2Te3层105的包覆；其中，激光波长为1550nm，功率为
20mW；撤去激光时，激光在拉锥单模光纤的透过率下降10％；

[0052] (5)重复步骤(3)，再进行一层石墨烯层104的包覆，得到光纤激光器用饱和吸收体。

[0053] 制备得到的光纤激光器用饱和吸收体，如图1，包括拉锥单模光纤和拉锥单模光纤外包覆的异质结层，所述的拉锥单模光纤的直径约为15μm，所述的异质结层厚度约为5μm。

[0054] 其中，异质结层为交错分布的石墨烯层104、Bi2Te3层105和石墨烯层104，石墨烯层104与拉锥单模光纤贴合。拉锥单模光纤包括纤芯101以及依次包裹在纤芯101外层的包层
102和涂覆层103，包层102材料为石英，厚度为2.5μm，所述的涂覆层103材料为丙烯酸树脂，
厚度为2.5μm。

[0055] 石墨烯/Bi2Te3/石墨烯异质结饱和吸收体是利用液相剥离的方法得到的层状石墨烯和Bi2Te3溶液，然后通过光吸附的方式附着在拉锥单模光纤的锥形区域所得到。拉锥单模
光纤，就是将单模光纤在拉锥机上熔融拉伸得到的拉锥光纤。拉锥结构具有更大的比表面
积，在输出功率提升时，单位面积上的功率不会提升太多，热效应被极大降低，因而具有更
好的耐久性，再加上石墨烯/Bi2Te3/石墨烯异质结能够进一步提高光纤的损伤阈值，进而提
高激光器的输出功率，提高饱和吸收体的耐久度。

[0056] 把上述的饱和吸收体置于一个三色双向同步锁模光纤激光器中，如图2，该激光器包括第一主泵浦源1001、第一副泵浦源1002、第二泵浦源2、第一波分复用器3、第二前波分
复用器4001、第二后波分复用器4002、第三波分复用器5、第四前波分复用器6001、第四中波
分复用器6002、第四后波分复用器6003、Yb光纤7、Er光纤8、Tm光纤9、第一光纤时延线11、第
二光纤时延线12、第一分束器13、第二分束器14和第三分束器15，两个饱和吸收体10；

[0057] 其中，由单模光纤连接形成的第一环形腔包括依次连接的第一主泵浦源1001、第一波分复用器3、Yb光纤7、第二前波分复用器4001、饱和吸收体10、第二后波分复用器4002、
第一分束器13和第一光纤时延线11；

[0058] 由单模光纤连接形成的第二环形腔包括依次连接的第一副泵浦源1002、第三波分复用器5、Er光纤8、第二前波分复用器4001、饱和吸收体10、第二后波分复用器4002、第二分
束器14、第四中波分复用器6002、饱和吸收体10和第四前波分复用器6001；

[0059] 由单模光纤连接形成的第三环形腔包括依次连接的第二泵浦源2、第四后波分复用器6003、Tm光纤9、第二光纤时延线12、第三分束器15、第四中波分复用器6002、饱和吸收
体10和第四前波分复用器6001；

[0060] 第二前波分复用器4001、第二后波分复用器4002和饱和吸收体10位于所述第一环形腔和第二环形腔的交叠区域；第四前波分复用器6001、第四中波分复用器6002和饱和吸
收体10位于所述第二环形腔和第三环形腔的交叠区域。

[0061] 第一主泵浦源1001产生的泵浦光通过第一波分复用器3耦合进第一环形腔，被Yb光纤吸收，所激发的激光在第一环形腔内双向传输，并经第一分束器13实现顺时针和逆时
针两个方向激光的同时输出；

[0062] 第一副泵浦源1002产生的泵浦光通过第三波分复用器5耦合进第二环形腔，被Er光纤吸收，所激发的激光在第二环形腔内双向传输，并经第二分束器14实现顺时针和逆时
针两个方向激光的同时输出；

[0063] 第二泵浦源2产生的泵浦光通过第四后波分复用器6003耦合进第三环形腔，被Tm光纤吸收，所激发的激光在第三环形腔内双向传输，并经第三分束器15实现顺时针和逆时
针两个方向激光的同时输出；

[0064] 第一主泵浦源1001、第一副泵浦源1002和第二泵浦源2产生不同波长的泵浦光，第一光纤时延线11和第二光纤时延线12分别控制第一环形腔产生的激光和第三环形腔产生
的激光的时间延迟，实现三色光纤激光同步锁模。

[0065] 第一主泵浦源1001、第一副泵浦源1002和第二泵浦源2均为带单模尾纤输出的连续激光二极管。第一主泵浦源1001、第一副泵浦源1002和第二泵浦源2的中心波长分别为
976nm和1550nm，两种激光二极管均被封装在蝶形驱动电源上，散热方式为风冷，最大泵浦
光功率为1W。

[0066] 第一光纤时延线11和第二光纤时延线12的最大调节范围是300ps。Yb光纤7、Er光纤8、Tm光纤9均为单包层掺杂光纤，长度均为1m左右。第一分束器13、第二分束器14和第三
分束器15均为双向输出的分束器，用于双向输出不同波段的激光，输出率均为20％。

[0067] 工作时，第一主泵浦源1001、第一副泵浦源1002产生976nm的泵浦光，通过第一波分复用器3耦合进第一环形腔，激光在第一环形腔内双向传输，最终通过第一分束器13输出
腔外；第一主泵浦源1001、第一副泵浦源1002产生976nm的泵浦光，通过第三波分复用器5耦
合进第二环形腔，激光在第二环形腔内双向传输，最终通过第二分束器14输出腔外；第二泵
浦源2产生1550nm的泵浦光，通过第四后波分复用器6003耦合进第三环形腔，激光在第三环
形腔内双向传输，最终通过第三分束器15输出腔外。

[0068] 其中，第一波分复用器3的工作波长是976/1060nm，第二前波分复用器4001、第二后波分复用器4002的工作波长是1064/1550nm，第三波分复用器5的工作波长是976/
1550nm，第四前波分复用器6001、第四中波分复用器6002和第四后波分复用器6003的工作
波长是1550/1900nm；第一分束器13的工作波长为1μm，第二分束器14的工作波长为1.55μm，
第三分束器15的工作波长为1.9μm；第一光纤时延线11的工作波长为1μm，第二光纤时延线
12的工作波长为1.9μm。

[0069] 饱和吸收体10被加入到第一环形腔和第二环形腔的交叠区域，以及第二环形腔和第三环形腔的交叠区域。一方面，由于石墨烯/Bi2Te3/石墨烯异质结具有宽谱饱和吸收特
性，可以实现1μm、1.55μm、1.9μm三个波段光纤激光的同时调制。另一方面，第一环形腔和第
二环形腔的交叠部分长度影响了1μm和1.55μm两个波长激光脉冲之间的交叉相位调制
(XPM)，第二环形腔和第三环形腔的交叠部分长度影响了1.55μm和1.9μm两个波长之间的交
叉相位调制(XPM)。所以，石墨烯/Bi2Te3/石墨烯异质结的饱和吸收特性、不同波段超短脉冲
激光的自相位调制(SPM)和群速度色散(GVD)、不同波长激光之间的XPM、腔内的光谱滤波效
应等因素共同作用，产生了三色双向锁模光纤激光输出。

[0070] 同时，第一光纤时延线11可精确调节波长为1μm的光纤激光的时间延迟，第二光纤时延线12可精确调节波长为1.9μm的光纤激光的时间延迟。第一光纤时延线11和第二光纤
时延线12的最大调节范围是300皮秒。

[0071] 通过第一光纤时延线11调节第一环形腔内1μm波段超短脉冲激光的时间延迟，第二光纤时延线12调节第三环形腔内1.9μm波段超短脉冲激光的时间延迟，使得1μm、1.55μm、
1.9μm三色激光的脉冲重复频率达到一致，即实现1μm、1.55μm、1.9μm三个波段光纤激光的
同步锁模。

[0072] 三色同步锁模光纤激光腔是全光纤结构，没有空间光部分，结构更加紧凑。腔内没有加入偏振控制器(PC)，激光的自启动过程可以通过适当弯曲腔内的单模光纤或者对光纤
施加一定的应力来实现。

[0073] 实施例2

[0074] 与实施例1不同之处在于，制备方法步骤(1)中，单模光纤直径为230μm；步骤(2)中层状石墨烯溶液浓度为0.5mg/mL，Bi2Te3溶液浓度为2mg/mL；步骤(3)中激光功率为10mW；步
骤(4)中激光功率为50mW。

[0075] 制备得到的光纤激光器用饱和吸收体，参考图2，拉锥单模光纤的直径为10μm，所述的异质结层厚度为5μm。包层102厚度为2μm，涂覆层103材料为聚烯丙基二甘醇碳酸酯树
脂，厚度为3μm。

[0076] 实施例3

[0077] 与实施例1不同之处在于，制备方法步骤(1)中，单模光纤直径为260μm；步骤(2)中层状石墨烯溶液浓度为2mg/mL，Bi2Te3溶液浓度为0.5mg/mL；步骤(3)中激光功率为50mW；步
骤(4)中激光功率为10mW。

[0078] 制备得到的光纤激光器用饱和吸收体，参考图2，拉锥单模光纤的直径为20μm，所述的异质结层厚度为15μm。包层102厚度为3μm，涂覆层103材料为聚烯丙基二甘醇碳酸酯树
脂，厚度为2μm。

[0079] 以上公开的仅为本申请的三个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。