解散

Scientific Reports volume 5、記事番号: 13689 (2015) この記事を引用

2142 アクセス

23 件の引用

メトリクスの詳細

極薄ニッケル触媒膜上にその場溶解還元CVD合成した数層グラフェンを550℃という低温で実証し、透過型または反射型の可飽和吸収体（SA）の形成に利用できる) エルビウムドープファイバーレーザー (EDFL) のモードロック用。 透過型グラフェン SA を使用した EDFL は、ポンピング電流を 200 mA から 900 mA に拡大することで、パルス幅が 483 fs から 441 fs に短縮され、スペクトル線幅が 4.2 nm から 6.1 nm に広がります。 対照的に、反射型 SA はパルス幅を 875 fs から 796 fs に圧縮するだけで、対応するスペクトル線幅は 2.2 nm から 3.3 nm に広がります。 反射型グラフェン モードロッカーは、同等の層数の 2 倍になるため、透過型のものよりも挿入損失が大きくなります。 それにもかかわらず、反射型ベースの可飽和吸収体システムは、再帰反射器設計の下でグラフェンを2回通過するときに非線形性誘起自己振幅変調深さが同時に拡大されるため、透過型システムよりも容易に安定したソリトン状パルスを生成できます。 。

短パルスファイバーレーザーは、超高速現象を探索したり、生物医学 1、光通信 2、レーザー手術 3、材料反応 4 などの多くの分野でスキルを開発したりするための鍵となります。 コンパクトなアーキテクチャと高品質のパルスを備えたパッシブモードロックファイバーレーザーシステムは、現在候補の中で最も人気のあるシステムとして浮上しています1。 ファイバーレーザーのモードロックを開始するために、多用途のカーボンベースのナノ材料が飽和吸収体として機能するように適用されてきました5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17。 18、19、20。 カーボン ナノチューブは、高品質のパルスを生成する最初のナノスケール モード ロッカーとして実証されました 5、6、7。 しかし、カーボンナノチューブは表面エネルギーが高く、アスペクト比が高いため、カーボンナノチューブが凝集し、絡み合いやすく表面積が減少し、分布の均一性が低下する。 カーボン ナノチューブのアスペクト比は化学エッチング 7 によってさらに小さくすることができますが、濃 H2SO4 や HNO3 を含む強酸環境では、多数の表面欠陥が形成されたり、カーボン ナノチューブが破壊されたりする可能性があります。

グラフェンは、あらゆる表面に直接転写できる二次元炭素材料です。 したがって、グラフェンはカーボンナノチューブ上で発生する不均一な分布と自己凝集の問題を克服することができました。 さらに、グラフェンはカーボンナノチューブよりも低い飽和吸収の閾値強度を示し、受動的モードロックEDFL用の他の可飽和吸収体を引き継ぎます8、9、10。 グラフェンには多くのメリットがありますが、グラフェンを合成するための環境要件は比較的厳しいです。 CVD 法を例にとると、高温 (1000 °C 近く) と水素環境が必要です (研究グループの 1 つは、化学気相成長法では「水素」なしではグラフェンを合成することはほとんどできないとさえ考えています)。 特に、グラフェンが酸素と反応して二酸化炭素を形成するため、酸素が希薄な環境も豊富です。

複雑な合成および転写プロセスを排除するために、水素を含まない低温プラズマ化学気相成長法 (PECVD) によるグラフェンが登場しました 22。 この研究では、このような低温で水素を含まないPECVD合成グラフェンが、エルビウムドープファイバーレーザーのモードロッカーとして初めて使用されました。 さらに、受動的モードロック EDFL システムの透過型または反射型におけるグラフェン飽和吸収体の性能について議論および比較します。

数層グラフェンの厚さを測定し、層数を計算するために、極薄のニッケル触媒膜をFeCl3でエッチングし、その後、持ち上げたグラフェンを平滑なSiウェハに転写しました。 図1a、bに示すSiウェーハ上の数層グラフェンの原子間力顕微鏡（AFM）上面画像と断面プロファイルは、Si基板と転写されたグラフェンの間に2.5 nmの高さの差があることを明らかにしています。 単層グラフェンの高さが約 0.33 nm23 であることを考慮すると、水素フリー低温 PECVD 成長後のその場溶解還元法により合成される数層グラフェンの層数は 6 ～ 7 層と概算されます。 数層グラフェンの可飽和吸収特性を特徴付けるために、高ピーク出力ファイバーレーザー（中心波長1570 nm）によるポンピング下で得られた非線形透過率を図1cに示します。 ポンピング平均パワーが 0.008 mW から 3.23 mW に増加すると、数層グラフェンの透過率は 3.5% の ΔT で 87.5% から 91% に非線形に増加します。 パウリブロッキング効果により、3.23mWを超えるポンピングパワーで吸収が飽和し、光子が光学的に漂白されたグラフェンを通過する可能性があります。 数層グラフェンの対応する変調深さは約 28% であり、これは高温かつ水素が豊富な環境下で合成された 7 層グラフェンから得られる変調深さの約 30% にすでに匹敵します8。 このような競争力のある特徴により、水素を含まない低温 PECVD で成長させた溶解還元合成数層グラフェンの信頼性が裏付けられました。

水素を含まない低温PECVD下で成長させた数層グラフェンの構造的および光学的特性。

(a) AFM 画像と (b) 合成された数層グラフェンの点 A からスキャンされた断面プロファイル。 (c) 合成されたグラフェンの非線形透過率。 (d) 市販の単層グラフェンと水素を含まずに合成された数層グラフェンのラマンスペクトル。

数層グラフェンの水素フリー低温PECVD成長を促進するために、極薄のニッケルコーティングされたSiO2/Si基板が溶解還元合成手順の触媒として適用されます。 その場でのグラフェン合成に有利なニッケルのいくつかの利点を以下で取り上げます。 第一に、炭素原子は比較的低温（<500 °C）でも極薄ニッケル膜に溶解することができるため、炭素堆積後のニッケルマトリックスの冷却による数層グラフェンの還元が促進されます22。 第二に、グラフェンの層数は、低温かつ非水素環境下での堆積時間によって正確に制御できます22。一方、単層グラフェンは、高温CVDシステムで触媒として銅基板を使用することによってのみ得ることができます24。 いくつかの研究グループは、アプリケーションにおいて、単層または二層グラフェンでは安定したソリトンのようなモード同期がほとんど達成されていないことを観察しています25。 図1dに示すラマン散乱スペクトルは2つまたは3つの典型的なピークで構成されており、1328cm-1付近のDピークはグラフェンの構造欠陥によって誘発され、1580cm-1のGピークはCC sp2ネットワークを証明し、 2760 cm-1 の独特の 2D ピークは、単層グラフェンの存在を示しています 26。 欠陥は、ニッケル基板の不完全な格子構造、またはプラズマまたは sp3 炭素結合によって生成される活性イオンに起因する可能性があります 27。 私たちの場合、PECVD ベースの溶解還元合成手順中にグラフェンに欠陥が発生することは避けられず 28、ニッケル触媒膜からの数層のグラフェンのリフトオフにより、ID/IG 強度比値が約 0.3 であることがわかります。 ニッケル基板上で 900 °C でポストアニーリングを行うと、より高品質のグラフェンが得られます29。 通常、2D ピークの高さは、層数が 3 未満のグラフェンを区別する最も簡単な方法です。 低温水素フリー PECVD で成長させたニッケル超薄膜を溶解・還元した後のグラフェンの I2D/IG 強度比は約 0.45 であり、グラフェンが単層ではないことを示しています (I2D/IG > 1)。 ) および二層 (I2D/IG = 1)。 水素を含まない低温 PECVD で超薄ニッケル触媒膜上に合成された 3 層以上のグラフェンの場合、層数は透過率を測定する 10 か、TEM からグラフェンの端にある暗線を計算することによってさらに定義する必要があります。画像30、またはAFM31によってその厚さを直接測定します。

図2aは、端面に数層グラフェンが付着している場合とない場合のSMFコネクタの写真を比較しています。コネクタ端面のコアおよびクラッド表面の顕微鏡画像から観察される、付着した数層グラフェンがはっきりと示されています。 コネクタのコア領域は赤破線の円で示されており、端面の他の領域はクラッド領域です。 写真によれば、コア領域は汚染物質や残留物によって覆われていませんでした。 これらの汚染物や残留物による不要な散乱や挿入損失を防ぐため、実験前に各パッチコードの端面を検査し、予期せぬ損失を最小限に抑えるようにしています。 無視できない汚染物質や残留物がクラッド領域に付着する場合がありますが、EDFL の性能には影響はありません。 透過型数層グラフェン可飽和吸収体によるモード同期下では、共振器長7.43 mのEDFLの図2bに示すパルス列は、往復時間と繰り返し周波数が35 ns、繰り返し周波数が28.57 MHzであることを示しています。 、 それぞれ。 異なる励起条件での中心波長が1572±0.5 nm付近にある透過型グラフェンモード同期EDFLの光学スペクトルを図2cに示します。 これは、透過型受動的モードロックEDFLシステムにおいて、励起パワーが中心波長の位置にあまり影響を与えないことを示している。 ポンピング電流が 200 mA から 900 mA に大きくなると、スペクトル線幅は 4.2 nm から 6.1 nm に広がり、ポンピング電流が 400 mA を超えると大きなケリー側波帯を伴うソリトンが形成されます。 数層のグラフェン可飽和吸収体モードロックEDFLからソリトンを得るには、より高い励起レベルが必要である。これは主に、EDFLキャビティに追加された6〜7層のグラフェンのより大きな線形損失に起因し、ソリトンモードロックしきい値。

透過型グラフェン可飽和吸収体によるパッシブモードロックEDFL性能。

(a) 表面に水素を含まない低温合成グラフェンがある場合とない場合のパッチコード端面の写真。 (b) 受動的モードロック EDFL のオシロスコープ トレース。 (c) および (d) 異なるポンピング電流下での透過型受動的モードロック EDFL システムの光スペクトルと自己相関トレース。 （ e ）異なるポンピング電流の下で​​の透過型受動的モードロックEDFLシステムのさまざまなパルス幅とFWHM。 (f) 異なるポンピング電流下での透過型受動的モードロック EDFL システムの時間帯域幅積。

より詳細には、100 mAのしきい値を超えるさまざまなポンピング電流で得られた自己相関トレースが図2dに示されています。ここでは、拡大することでEDFLパルス幅が483 fsから441 fs（無相関係数0.65で取得後）に短縮されています。ポンピング電流は 200 ～ 900 mA です。 観察されたパルス幅は、水素環境下で高温合成グラフェンを使用した同様のシステムで得られたパルス幅と同等であり、これは、水素のない低温条件下での溶解還元合成された数層グラフェンのモード同期能力を裏付けるものである。 ポンピングレベルの関数としてのパルス幅、線幅、および時間帯域幅積（TBP）が図2e、fにプロットされています。 ポンピング電流を 400 mA 以下に下げると、パルスのピーク パワーが大幅に減衰して自己相関器によって設定された基準を満たすため、TBP は変換制限値の 0.315 を下回ります。 ポンピング電流の範囲が 400 ～ 600 mA であるため、測定された TBP は 0.315 から逸脱しており、不完全なソリトン モード同期現象を示しています。 ほぼ同じ時間形状およびスペクトル形状が、700 mA を超えるポンピング電流でほぼ変換制限された TBP で得られます。

比較すると、反射型グラフェンと透過型グラフェンをベースとした受動的モードロック EDFL システムの 3 つの主な違い、つまり、キャビティ長 (サーキュレーターの助けによる)、2 倍の線形損失、および 2 倍に拡大された可飽和吸収 (サーキュレーターによる) が取り上げられています。グラフェンの再帰反射）。 光がグラフェン層を通過し、金でコーティングされた端面で反射すると、等価層数が2倍になるため、反射型グラフェンベースのモードロッカーは必然的に透過型のものよりも多くの挿入損失を引き起こします。 それにもかかわらず、反射型ベースの可飽和吸収体システムは、透過型システムよりも安定したソリトン状パルスを生成しやすいと考えられていた。 これは、再帰反射器設計の下でグラフェンを 2 回通過することにより、非線形性によって引き起こされる自己振幅変調深さが同時に拡大されるためです。 残念ながら、モード同期性能はサーキュレータによる挿入損失によってわずかに低下するため、反射型と透過型の両方のグラフェンモード同期 EDFL を比較するには詳細な分析が必要です。

再帰反射型モードロッカーを実行するために、図3aは、数層グラフェンの有無にかかわらず、金コーティングされたSMFコネクタの写真を示しています。 αステップによって測定された金の厚さは図3aの挿入図に示されており、1550 nmの波長で最大99%の反射率が得られます。 サーキュレータによって生じる余分な損失は、約 -1.8 dB にもなります。 その結果、図3bに示す反射型グラフェンモードロックEDFLパルス列は、共振器が12.7mまで長くなるにつれて、60nsの往復時間と16.66MHzの繰り返し周波数を示します。 図3cに示す異なるポンピング電流での光スペクトルは、1567±0.5nmで同一の中心波長を示します。これは、レーザ発振またはモードロックを超えて誘発される波長シフトがないため、ポンピングレベルとは無関係です。 透過型グラフェン可飽和吸収体によってモードロックされた同じ EDFL システムと比較すると、モードロック スペクトルの 5 nm ブルー シフトは、拡大されたキャビティ損失メカニズムに起因します 17。 追加の損失による自己振幅変調強度の劣化により、ポンピング電流を 200 mA から 900 mA に拡大しても、スペクトル線幅は 2.2 nm から 3.3 nm に広がるだけです。 予想通り、ケリー側波帯ピークの減少という現象には、ゲインが不十分な場合のスペクトルの縮小も伴います。

反射型グラフェン可飽和吸収体によるパッシブモードロックEDFL性能。

(a) 表面に水素を含まない低温合成グラフェンがある場合とない場合の、金コーティングされたパッチコード端面の写真。 挿入図: 金膜の AFM 画像。 (b) 受動的モードロック EDFL のオシロスコープ トレース。 (c) および (d) 異なるポンピング電流下での反射型受動的モードロック EDFL システムの光スペクトルと自己相関トレース。 （ e ）異なるポンピング電流の下で​​の反射型受動的モードロックEDFLシステムのさまざまなパルス幅とFWHM。 (f) 異なるポンピング電流下での反射型受動的モードロック EDFL システムの時間帯域幅積。

図3dに示す監視された自己相関トレースから、ポンピング電流を200から900mAに拡大しても、計算されたパルス幅は875から796fsまでしか圧縮できません。これは、主に透過型システムから得られるパルス幅の約2倍です。同じポンピング条件下では余分な挿入損失が発生するためです。 図3e、fにプロットされたパルス幅、線幅、TBP対ポンピング電流は、透過型グラフェンモードロックEDFLから観察されたものと同様の傾向を明らかにし、反射型グラフェンもポンピング時に完全なソリトンモードロックを可能にすることを示しています700mAを超える電力。 それにもかかわらず、私たちの観察は、反射型グラフェン吸収体の再帰反射設計の必然的に増大するキャビティ内損失により、自己振幅変調がわずかに抑制され、モード同期性能の低下が発生することを裏付けました。

結晶品質の高いグラフェンは、超高速キャリア応答時間、低い飽和強度、高い非線形変調深度、少ない散乱損失などの優れた光学特性により、超高速モードロックレーザーの効果的な可飽和吸収体として機能します8,10,32。 しかし、グラフェンに存在する構造欠陥は、フォノンと電子の散乱中心を作成し、グラフェンの光電子特性や飽和挙動に影響を与えることがよくあります 27,32。 構造欠陥は不飽和吸収と散乱損失を誘発し、変調深さが減少してグラフェンの飽和強度が増大し、モード同期レーザーの性能が低下します20,32。 高品質のグラフェンを製造するには、CVD システムが機械的剥離 34,35、液相剥離 36,37,38 および酸化グラフェンの還元 39,40 などの他の方法 9,25,32,33 よりも優れた候補です。 Zhang etアル。 らは、CVD 成長させた原子層グラフェンを使用して、パルス幅 415 fs、パルスエネルギー 7.3 nJ の安定したモードロック EDFL を実証しました9。 黄ら。 また、CVD 成長させた多層グラフェンを利用して、パルス幅 432 fs の安定したモードロック ファイバー レーザーを生成しました 25。 残念ながら、合成中の成長温度は 1000 °C である必要があります。

私たちのアプローチにより、Ni 膜から脱離した炭素原子は、層の均一性が高く、数層のグラフェンを自己組織化することができます。 PECVD 合成では、成長温度を臨界値 550 °C まで下げることができるため、Ni 膜中の分解された炭素原子の溶解速度を最小限に抑えることができます。 Ni の相転移温度付近の成長温度を正確に制御することにより、Ni 膜から脱離する炭素原子の量が最小限に抑えられるため、グラフェンの層数を最小限に抑えることができます。 水素パッシベーションを行わなくても、低温成長下で欠陥が抑制された数層グラフェンを得ることができます。 数層グラフェンにはモード同期力を低下させる少量の欠陥が存在しますが、その場での溶解および還元CVDにより数層グラフェンを合成。

低温で水素を含まないPECVD合成グラフェンが、受動的モードロックEDFLシステムの透過型および反射型のモードロッカーとして初めて使用されました。 溶解還元合成により、比較的低温 (約 550 °C) で炭素原子がニッケル超薄膜に溶解しやすくなります。 続いて、炭素堆積後のニッケルマトリックスの冷却から、数層のグラフェンの形成が観察されます。 その場溶解還元合成により合成された数層グラフェンの実測層数は、AFM により大まかに 6 ～ 7 と見積もられます。 低温かつ非水素環境下で得られた数層グラフェンは、ΔT 3.5%、対応する変調深さ 28% で非線形透過率が 87.5% から 91% に増加したことを示しています。 最大ポンピングパワーでは、透過型グラフェンモードロックEDFLは中心波長1572±0.5nm、パルス幅441fs、スペクトル線幅6.1nmを示します。 7.43 m の共振器長を持つ EDFL は、28.57 MHz の繰り返し周波数を示します。 ソリトンモード同期は、重要なケリー側波帯を観察することによって引き起こされます。 対照的に、反射型モードロッカーは、パルス幅が 796 fs に広がり、スペクトル線幅が 3.3 nm に縮小した受動的モードロック EDFL しか生成できません。 反射型グラフェンベースのモードロッカーは層数が2倍であるため、挿入損失は透過型のものに比べて2倍になります。 共振器が 12.7 m に長くなるにつれて、繰り返し周波数は 16.66 MHz に減少します。 それにもかかわらず、反射型ベースの可飽和吸収体システムは、再帰反射器設計の下でグラフェンを2回通過するときに非線形性誘起自己振幅変調深さが同時に拡大されるため、透過型システムよりも容易に安定したソリトン状パルスを生成できます。 。

実験では、メタンとアルゴンの混合ガス流量をそれぞれ 3 と 200 SCCM として、550 °C での数層グラフェンを実行しました。 １００Ｗのプラズマ電力を用いたＰＥＣＶＤによる５０ｎｍのＮｉ基板上への堆積は１００秒間持続する。 初期段階では、基板温度が閾値を超えると炭素原子が徐々に Ni 膜に溶解し、Ni 膜の隙間では六方晶系炭素環構造の形成が開始されなくなります。 基板温度を下げると、多数の炭素原子が Ni マトリックスから脱離して六角形の炭素環構造が形成され、Ni 膜上のグラフェンの層数は脱離した炭素原子の量によって支配されます 22。 図4(a)は、Ni膜上に数層グラフェンが形成される様子を模式的に示しています。 このような PECVD 合成の利点を以下に示します。

Ni基板からのグラフェンの析出とSMFパッチコードへのグラフェンの付着。

(a) Ni基板からグラフェンを析出させるプロセス。 (b) Ni 基板から SMF パッチコードへのグラフェンの転写プロセス。

低温成長の利点は、自己組織化グラフェンの層数を正確に決定できるように、Ni 膜から脱離する炭素原子の量を厳密に制御できることです。 高温処理を必要とせず、Ni 膜中の溶解炭素原子の析出を減らすことができます。 550 ℃（Ni の臨界相転移温度に近い温度）という低温下では、少量の炭素原子のみが Ni 膜に溶解するため、冷却後に多量の炭素原子が析出することはありません22。 このような条件は、数層グラフェンの合成を容易にすることができます。 さらに、層の均一性を改善し、欠陥を解放するための水素不動態化を行わなくても、提案された合成方法を使用して、水素のない環境で高品質の数層グラフェンを調製することができます。

以前の研究では、グラフェンの層数は、アルゴンで希釈したメタンフルエンスの堆積時間または蒸着したNi膜の厚さを調整することによって制御できました。 たとえば、メタンの堆積時間を 600 秒から 100 秒に短縮すると、グラフェン層の数を 8 層から 3 層に減らすことができます22。

水素フリーの低温 PECVD 成長後、Ni 膜上に合成されたグラフェンは FeCl3 水溶液に浸漬され、Fe3+ イオンが Ni 膜をエッチングしてグラフェンを溶液上に浮かせます 9,42,43。 その後、FeCl3 溶液は脱イオン (DI) 水を注入して希釈されます。 最終的に、グラフェンは、DI 水溶液に入れられた SMF パッチコードの端面に取り付けられます。 転送手順を図 4(b)に示します。

数層のグラフェンを備えたこれらのファイバピグテールは、図5に示すように、受動的モードロックEDFLシステムに配置されました。このシステムは、以前のレポートで使用された透過型受動的モードロックEDFLとしても知られています44。 長さ 2 m の EDF が利得媒体として機能しました。 EDF は、波長分割多重化 (WDM) カプラーを介して 980 および 1480 nm のレーザー ダイオードによって励起されました。 EDFL キャビティ内の循環方向は、偏光に依存しないサーキュレーターによって定義されました。 偏光コントローラを適用してキャビティ内の偏光を修正し、モードロックを最適化しました。 5% 出力カプラーを使用して、EDFL 出力を光スペクトル アナライザーと自己相関器に供給しました。

透過型パッシブモード同期EDFLの模式図。

SMF パッチコードの端面に取り付けられたグラフェン可飽和吸収体を備えた受動的モードロック EDFL システム。

対照的に、受動的モードロックEDFLシステムに反射型数層グラフェン可飽和吸収体を備えた2番目のシステムは、図6に示すように実証されています。透過型のものとの比較のために、他のパラメータは変更されません。 反射型可飽和吸収体を形成するために、SMF パッチコードのコネクタ端面にサーマル E ガンを使用して 300 nm 厚の金をプレコートしました。 金の蒸着後、水素を含まず、低温 PECVD で合成された数層グラフェンが、金でコーティングされたコネクタ端面の表面に転写され、サーキュレータ (ポート 2) に接続されました。 サーキュレーターの他のポート (1 と 3) はシステムに接続されました。

反射型パッシブモード同期EDFLの模式図。

金膜上に反射型グラフェン可飽和吸収体を貼り付けたパッシブモードロックEDFLシステム。

適切なポンピング条件で受動的モード同期を実行するために、EDFL のキャビティ内利得は双方向ポンピング領域で決定されました。 入力電力に対する出力電力とキャビティ内利得の関係を図 7(a) に示します。 出力電力は、-10 dBm 未満の入力電力では 32 dB のほぼ一定のゲインで直線的に増加し続けますが、21 dBm で飽和し、0 dBm の入力電力では対応するゲインが 21 dB に減衰します。 両方のタイプの受動的モードロックEDFLシステムのレーザー出力とポンピング電流の関係を図7(b)に示します。 透過型および反射型グラフェン可飽和吸収体によって受動的にモードロックされた EDFL システムの 5% 出力カプラーから抽出される最大レーザー出力は、それぞれ 5.9 および 5 mW です。

パッシブモードロックされた EDFL パフォーマンス。

(a) EDFA のゲインと出力電力 (dBm 単位) と入力電力の関係。 (b) 透過型および反射型グラフェン可飽和吸収体モード同期 EDFL システムの Pout (mW) 対ポンピング電流の曲線。

この記事の引用方法: Peng, K.-J. 他。 モードロックファイバーレーザー向けに、極薄ニッケル膜上に数層グラフェンを溶解・還元CVD法でリフトオフ合成した。 科学。 議員 5、13689; 土井: 10.1038/srep13689 (2015)。

Keller、U. 小型超高速レーザーの最近の開発。 Nature 424、831–838 (2003)。

記事 ADS CAS Google Scholar

モレナウアー、LF 他。 分散管理されたソリトンを使用した、大洋横断距離にわたる大規模な波長分割多重のデモンストレーション。 オプション。 レット。 25、704–706 (2000)。

記事 ADS CAS Google Scholar

Ratkay-Traub I. et al. 超短パルス (フェムト秒) レーザー手術: LASIK のフラップ作成での初期使用。 ノースアム眼科クリニック 14(2)、347–355 (2011)。

Google スカラー

Zewail、AH フェムト化学 : 反応とその遷移状態の動力学と制御の研究における最近の進歩。 Ｊ．Ｐｈｙｓ． 化学。 100、12701–12724 (1996)。

記事 CAS Google Scholar

ヤマシタ, S. 他カーボン ナノチューブを使用してモードロックされた 5 GHz パルス ファイバー ファブリ ペロー レーザー。 IEEE フォトニクス技術。 レット。 17、750–752 (2005)。

記事 ADS Google Scholar

Wang、F.ら。 広帯域調整可能なナノチューブモードロックファイバーレーザー。 ナット。 ナノテクノロジー。 3、738–742 (2008)。

記事 ADS CAS Google Scholar

チェン、KN、リン、YH、山下、S. & リン、G.-R. カーボンナノチューブ可飽和吸収体を用いた受動的モードロックファイバーレーザーの高調波次数依存のパルス幅短縮。 IEEE Photonics J. 4(5)、1542–1552 (2012)。

記事 ADS Google Scholar

Bao、Q.ら。 超高速パルスレーザー用の可飽和吸収体としての原子層グラフェン。 上級機能。 メーター。 19、3077–3083 (2009)。

記事 CAS Google Scholar

Zhang、H.、Tang、DY、Zhao、LM、Bao、Q.、Loh、KP 原子層グラフェンを使用したエルビウムドープファイバーレーザーの大エネルギーモードロック。 オプション。 エクスプレス 17、17630 ～ 17635 (2009)。

記事 ADS CAS Google Scholar

サン、Ｚら。 グラフェンモードロック超高速レーザー。 ACS Nano 4、803–810 (2010)。

記事 CAS Google Scholar

Song, Y.-W.、Jang, S.-Y.、Han, W.-S. & ペ、M.-K. ファイバーレーザーのグラフェンモードロッカーは、エバネッセント場の相互作用によって機能しました。 応用物理学。 レット。 96、051122 (2010)。

記事 ADS Google Scholar

Zhang、H.ら。 コンパクトなグラフェンモードロック波長可変エルビウムドープファイバーレーザー: すべての異常分散からすべての正常分散まで。 レーザー物理学レット。 7, 591 (2010)。

記事 ADS CAS Google Scholar

Martinez, A.、Fuse, K.、Xu, B. & ヤマシタ, S. パッシブモードロックレーザー発振用のファイバーフェルールへのグラフェンとカーボンナノチューブの光学蒸着。 オプション。 エクスプレス 18、22、23054 ～ 23061 (2010)。

記事 ADS CAS Google Scholar

リン、G.-R. & Lin, YC パッシブモードロックエルビウムドープファイバーレーザー用の直接剥離およびインプリントされたグラファイトナノ粒子可飽和吸収体。 レーザー物理学レット。 8、880–886 (2011)。

記事 ADS CAS Google Scholar

Sobon, G.、Sotor, J. & Abramski, KM グラフェン可飽和吸収体によってモードロックされた全偏光維持フェムト秒 Er ドープ ファイバー レーザー。 レーザー物理学レット。 9(8)、581–586 (2012)。

記事 ADS CAS Google Scholar

Jung、M.ら。 酸化グラフェンを蒸着した側面研磨ファイバーを組み込んだ、全ファイバー化された Tm-Ho 共ドープファイバーレーザーからのモードロックパルス生成。 オプション。 エクスプレス 21、20062 ～ 20072 (2013)。

記事 ADS Google Scholar

リン、Y.-H.、チー、Y.-C. & リン、G.-R. ナノスケールの木炭粉末は、低利得エルビウムドープファイバーリングレーザーの可飽和吸収とモードロックを引き起こしました。 レーザー物理学レット。 10、055105 (2013)。

記事 ADS Google Scholar

Cui, Y. & Liu, X. 散逸ソリトンと従来のソリトンを放射するグラフェンとナノチューブのモードロック ファイバー レーザー。 オプション。 エクスプレス 21、18969 ～ 18974 (2013)。

記事 ADS Google Scholar

Ma、J.ら。 バルクレーザーの超広帯域モードロック用の、波長可変のグラフェン金膜可飽和吸収体ミラー。 Sci Rep. 4、5016 (2014)。

記事 CAS Google Scholar

リン、YH、ヤン、CY、リン、SF、リン、G.-R。 エルビウムドープファイバーレーザーの超高速パルス化のために、多用途のカーボン材料を可飽和吸収性ナノパウダーとして粉砕します。 オプション。 メーター。 Express 5(2)、236–253 (2015)。

記事 ADS Google Scholar

Vlassiouk, I. et al. 大型単結晶グラフェンの化学気相成長における水素の役割。 ACS Nano 5、6069–6076 (2011)。

記事 CAS Google Scholar

ペン、K.-J. 他。 溶解閾値温度での極薄ニッケル膜上への数層グラフェンの水素フリーPECVD成長。 J. メーター。 化学。 C 1、3862–3870 (2013)。

記事 CAS Google Scholar

Gupta、A.、Chen、GP、Joshi、Tadigadapa、S.、および Eklund、PC サポートされた n-グラフェン層フィルム内の高周波フォノンからのラマン散乱。 ナノレット。 6、2667–2673 (2006)。

記事 ADS CAS Google Scholar

Bhaviripudi, S.、Jia X.、Dresselhaus, MS & Kong J. 銅触媒を使用した均一な大面積グラフェンの化学蒸着合成における速度論的要因の役割。 ナノレット。 10、4128–4133 (2010)。

記事 ADS CAS Google Scholar

Huang、PLら。 CVD で製造されたグラフェン可飽和吸収体をベースにした安定したモードロック ファイバー レーザー。 オプション。 エクスプレス 20、2460 ～ 2465 (2012)。

記事 ADS CAS Google Scholar

フェラーリ、AC およびバスコ、DM グラフェンの特性を研究するための多用途ツールとしてのラマン分光法。 ナット。 ナノテクノロジー。 8、235–246 (2013)。

記事 ADS CAS Google Scholar

Banhart、F.、Kotakoski J.、Krasheninnikov、AV グラフェンの構造欠陥。 ACS Nano 5、26–41 (2011)。

記事 CAS Google Scholar

チェ、SJ 他化学蒸着によるポリニッケル基板上の大面積グラフェン層の合成: しわの形成。 上級メーター。 21、2328–2333 (2009)。

記事 CAS Google Scholar

Baraton、L. et al. プラズマ強化化学気相成長によるグラフェン膜の成長。 SPIE 7399、73990T (2009) の議事録。

記事 Google Scholar

Qi、JL、Zheng、WT、Zheng、XH、Wang、X、Tian、HW 高周波プラズマ強化化学蒸着による比較的低温でのグラフェンの合成。 応用サーフィン。 科学。 257、6531–6534 (2011)。

記事 ADS CAS Google Scholar

レイナ、A.ら。 化学気相成長法による任意の基板上への大面積、数層のグラフェン膜。 ナノレット。 9、30–35 (2009)。

記事 ADS CAS Google Scholar

Bao、Q.ら。 モードロックレーザーの可飽和吸収体としての単層グラフェン。 ナノ解像度。 4、297–307 (2011)。

記事 CAS Google Scholar

Sobon, G. et al. CVDグラフェン/PMMA可飽和吸収体によってモードロックされたツリウムドープオールファイバーレーザー。 オプション。 Express 21、127971–127976 (2013)。

記事 Google Scholar

Martinez, A.、Fuse, K. & ヤマシタ, S. ファイバーレーザーのパッシブモードロックのためのグラフェンの機械的剥離。 応用物理学。 レット。 99、121107 (2011)。

記事 ADS Google Scholar

Chang、YM、Kim、H.、Lee、JH & Song、YW ファイバーモードロックレーザーの非線形可飽和吸収体の機械的剥離によって効率的に形成された多層グラフェン。 応用物理学。 レット。 97、211102 (2010)。

記事 ADS Google Scholar

Bao、Q.ら。 超高速フォトニクス用のグラフェンポリマー ナノファイバー膜。 上級機能。 メーター。 20、782–791 (2010)。

記事 CAS Google Scholar

リン、YH、ヤン、C.-Y.、リオウ、J.-H.、ユウ、C.-P. & リン、G.-R. フォトニック結晶ファイバーに埋め込まれたグラフェンナノ粒子をファイバーレーザーのエバネッセント波モードロックに使用。 オプション。 Express 21、16763 ～ 16776 (2013)。

記事 ADS Google Scholar

Bonaccorso F. & Sun, Z. 超高速フォトニクスのためのグラフェン、トポロジカル絶縁体、その他の 2D 結晶の溶液処理。 オプション。 メーター。 Express 4、63–78 (2014)。

記事 ADS Google Scholar

Sobon, G. et al. Erドープ受動的モードロックファイバーレーザーの可飽和吸収体としての酸化グラフェンと還元酸化グラフェンの比較。 オプション。 エクスプレス 20、19463 ～ 19473 (2012)。

記事 ADS CAS Google Scholar

彼、X ら。 超広帯域ダブレットパルス生成用のマイクロファイバー上の還元酸化グラフェンをベースにしたパッシブモードロックファイバーレーザー。 J. ライトウェーブ。 テクノロジー。 30、984–989 (2012)。

記事 ADS CAS Google Scholar

Losurdo, M.、Giangregorio, MM、Capezzuto, P. & Bruno, G. 銅およびニッケル上でのグラフェン CVD 成長: 反応速度論と構造における水素の役割。 物理学。 化学。 化学。 物理学。 13、20836–20843 (2011)。

記事 CAS Google Scholar

Zhang, H.、Bao, Q.、Tang, D.、Zhao, L. & Loh, KP グラフェンポリマー複合モードロッカーを備えた大エネルギーソリトンエルビウムドープファイバーレーザー。 応用物理学。 レット。 95、141103 (2009)。

記事 ADS Google Scholar

キム、KSら。 伸縮性透明電極用グラフェン膜の大規模パターン成長。 Nature 457(7230)、706–710 (2009)。

記事 ADS Google Scholar

リン、YHら。 n 型および p 型 Bi2Te3 トポロジカル絶縁体ナノ粒子を使用して、ファイバー レーザーの制御されたフェムト秒モード同期を可能にします。 ACS フォトニクス 2(4)、481–490 (2015)。

記事 Google Scholar

リファレンスをダウンロードする

この研究は、中華民国台湾科学技術省および国立台湾大学の優れた研究プロジェクトによって、助成金 NSC 101-2221-E-002-071-MY3、MOST 103-2221-E002-042 の下で支援されました。 -MY3とNTU104R89083。

国立台湾大学 (NTU) 光電子工学大学院電気工学科、第 1 段、第 1 段 4, Roosevelt Road, Taipei, 106, 中華民国, 台湾

カウンジェイ・ペン、ヨンシャン・リン、チュンルン・ウー、シェンフォン・リン、チュンユー・ヤン、ゴン・ルー・リン

国立台湾大学 (NTU) 物理学科 1 段 4, Roosevelt Road, Taipei, 106, 中華民国, 台湾

林詩夢 & 蔡鼎平

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

G.-RL がコンセプトを提案しました。 G.-RL、KJP、YHL、CLW が実験を設計しました。 KJP、YHL、SFL、CYYは、溶解還元CVD法により数層グラフェンを合成し、受動的モードロックEDFLシステムを確立した。 KJP、YHL、CLW、SFL、CYY が実験データを実行しました。 SML と DPT は AFM 分析を提供しました。 KJP、YHL、CLW、G.-RL はデータを分析し、シミュレーションしました。 GRL、YHL、CLW、KJP が原稿の執筆に貢献しました。

著者らは、競合する経済的利害関係を宣言していません。

この作品は、クリエイティブ コモンズ表示 4.0 国際ライセンスに基づいてライセンスされています。 この記事内の画像またはその他のサードパーティ素材は、クレジットラインに別段の記載がない限り、記事のクリエイティブ コモンズ ライセンスに含まれています。 素材がクリエイティブ コモンズ ライセンスに含まれていない場合、ユーザーは素材を複製するためにライセンス所有者から許可を得る必要があります。 このライセンスのコピーを表示するには、http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ にアクセスしてください。

転載と許可

Peng, KJ.​​、Lin, YH.、Wu, CL. 他。 モードロックファイバーレーザー向けに、極薄ニッケル膜上に数層グラフェンを溶解・還元CVD法でリフトオフ合成した。 Sci Rep 5、13689 (2015)。 https://doi.org/10.1038/srep13689

引用をダウンロード

受信日: 2015 年 4 月 24 日

受理日: 2015 年 8 月 3 日

公開日: 2015 年 9 月 2 日

DOI: https://doi.org/10.1038/srep13689

次のリンクを共有すると、誰でもこのコンテンツを読むことができます。

申し訳ございませんが、現在この記事の共有リンクは利用できません。

Springer Nature SharedIt コンテンツ共有イニシアチブによって提供

ナノコンバージェンス (2022)

ナノリサーチ (2022)

科学レポート (2017)

コメントを送信すると、利用規約とコミュニティ ガイドラインに従うことに同意したことになります。 虐待的なもの、または当社の規約やガイドラインに準拠していないものを見つけた場合は、不適切としてフラグを立ててください。