[00018369]石墨烯调 Q 光纤激光器

一、项目简介 调Q光纤激光器因能产生大能量、高功率、高重复率的激光脉冲且具备光束质量好、小 型化、易于散热等优点，在超精细微纳加工、军事、生物医学、光通信等领域均具有重要的 应用价值，是世界上各大激光器制造商极力开发的重点领域。随着双包层光纤激光技术的不 断发展成熟，已获得了平均功率几十瓦、峰值功率高达几百兆瓦且脉冲宽度仅几纳秒的调Q 激光脉冲。 目前，调Q光纤激光器主要分为两类：1）采用声光调Q或电光调Q技术获得主动调Q光 纤激光器；2）采用可饱和吸收效应（如Cr4＋晶体、半导体量子阱材料及碳纳米管材料等） 实现被动调Q光纤激光器。相比主动调Q光纤激光器，被动调Q光纤激光器通常具有成本低、 结构简单、设计灵活等优点。因此，被动调Q光纤激光器的实际应用中潜力更大。新型纳米 材料——石墨烯因其独特的二维原子结构表现出许多独特的物理特性（包括零带隙能带、强 的泡利阻塞效应等）。其宽带可饱和吸收特性，可用于宽波段被动调Q实现高性能脉冲激光 器。相比已被国外垄断的声光调Q器和半导体可饱和吸收调Q器，使用石墨烯作为被动调Q 器可大大降低该类脉冲激光器的成本。 二、技术成熟度 我们主要采用以下两种技术制作光纤兼容的石墨烯调Q器： 1） 光诱导法将石墨烯沉 积至光纤端面； 2）等离子体溅射沉积设备将石墨烯镀制在光纤端面。使用上述方法自制石 墨烯调Q器，我们已在单模掺Er光纤和单模掺Yb光纤中均实现了小功率调Q脉冲激光，脉冲 宽度在微秒量级，平均输出功率几毫瓦，长期运转稳定。已完成福建省科技厅重点项目“可 调谐高功率掺Yb双包层光纤激光器研究”，已授权实用新型专利：叶陈春，范元媛，吴彩缘， 罗正钱，蔡志平, “波长可调谐掺Yb双包层光纤激光器,”，专利号：ZL 2008 2 0229588.8。 目前，正在着力开发石墨烯调Q的高功率掺Yb（以及Tm）双包层光纤脉冲激光器，在实验 室已初步实现了平均功率W级的1μm波段调Q脉冲激光。 三、应用范围 平均功率几瓦、峰值功率大于几千瓦的调Q纳秒脉冲光纤激光器在工业精密微加工、打 标、切割、焊接及激光医疗等领域均有广泛应用。 四、投产条件和预期经济效益 制备石墨烯的主要原料高纯度石墨，国内市场供应充足。制作高功率调Q光纤激光器所 需的双包层光纤，已有多家企业供应多种规格产品（如美国的 Nufern，国内企业如中国电 子科技集团46研究所、武汉长飞）。厦门大学电子工程系已装备美国SCT公司S500型等离子体 溅射镀膜机,可制备各种波段的激光腔镜薄膜 （如增透、高反膜等）。前期预计设备投资200 万元（不包括厂房、公用工程等）。对年产100台激光器的规模，预计利润可达200万元。 五、合作方式 技术转让或联合生产，具体合作方式可商议。