三元合金MoWSe2可饱和吸收体在掺铒光纤激光器中实现连续谐波孤子生成

本文推荐：研究团队通过液相剥离法（LPE）制备了调制深度4.6%、饱和强度17.3 MW/cm2的三元TMD合金MoWSe2可饱和吸收体（SA），在掺铒光纤激光器中实现了从8阶到29阶的连续谐波孤子输出，最高超模抑制比（SMSR）达42.7 dB。该成果为高重复频率被动锁模激光器提供了新材料解决方案，拓展了过渡金属硫族化合物（TMDs）在非线性光学领域的应用潜力。

　　

Highlight

SA制备

本实验采用液相剥离法（LPE）制备MoWSe₂-SA。如图1(a)所示，将MoWSe₂晶体研磨成超细粉末后，与无水乙醇混合超声处理9小时（间歇操作防止过热）。通过锥形光纤技术将剥离后的纳米片沉积在光纤锥区，形成光场相互作用增强的SA器件。

实验装置

搭建的掺铒光纤激光器采用环形腔设计（图4），980 nm泵浦源通过波分复用器（WDM）接入，29 cm长的掺铒光纤（Er80-4/125）作为增益介质。通过偏振控制器（PC）调节腔内双折射效应，结合MoWSe₂-SA实现非线性调Q。

结果分析

当泵浦功率达到123 mW时，首次观察到中心波长1531.5 nm、3 dB带宽2.31 nm的传统孤子。调节PC并提升功率至阈值后，依次获得：6阶谐波孤子（SMSR=33.7 dB）、8-29阶连续谐波孤子。其中21阶孤子的SMSR创纪录达42.7 dB，证明该SA具有优异的模式选择特性。

Conclusion

MoWSe₂-SA在光纤激光器中展现出：1）宽范围谐波阶数连续可调（8-29阶）；2）高稳定性（功率波动<1 dB）；3）突破性SMSR指标。这为光通信、激光精密加工等领域的高重复频率脉冲需求提供了新思路，同时揭示了TMD合金在超快光子学中的独特优势。