Ta2C MXene: Nonlinear optical properties and application in femtosecond fiber laser

材料科学 超短脉冲 飞秒 激光器 超细纤维 光子学 光电子学 饱和吸收 光纤激光器 光学 MXenes公司 光纤 纳米技术 波长 物理 复合材料
作者
Jia Guo,Zhihao Liu,S. Wageh,Omar A. Al‐Hartomy,Abdullah G. Al‐Sehemi,Yanqi Ge,Wenlong He,Songrui Wei,Wenli Bao,Han Zhang
出处
期刊:Optics and Laser Technology [Elsevier BV]
卷期号:161: 109178-109178 被引量:11
标识
DOI:10.1016/j.optlastec.2023.109178
摘要

Broadband optical response and strong optical nonlinearity have enabled MXenes to be applied in numerous ultrafast photonic devices. Here, we explored the nonlinear optical properties of a novel MXene, Ta2C, and demonstrated a femtosecond fiber laser with a Ta2C-based saturable absorber (SA). First-principles calculations were employed to fully reveal the structural and electronic properties of the Ta2C MXene. The third-order nonlinear optical properties of the as-prepared Ta2C nanosheets were measured from the visible to near-infrared regime by the commonly used open-aperture Z-scan technique. Its maximum nonlinear absorption coefficient was fitted to be −0.42 cm/GW, implying its broad application prospects in nonlinear photonic devices. Moreover, Ta2C MXene-coated microfibers as SAs were integrated into erbium-doped fiber laser cavities. Long-term stable mode-locked pulses centered at 1560.1 nm were generated by the constructed laser device. The ultrashort pulse duration of about 774 fs and high signal-to-noise ratio of over 50 dB indicate that Ta2C MXene is a promising material for generating ultrafast pulses.
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