journal article·2014-05-27Open access

Double-Wall Carbon Nanotubes for Wide-Band, Ultrafast Pulse Generation

Tawfique Hasan, Zhipei Sun, PingHeng Tan, Daniel Popa, Emmanuel Flahaut, Edmund J. R. Kelleher, Francesco Bonaccorso, Fengqiu Wang, Zhe Jiang, Felice Torrisi, Giulia Privitera, Valeria Nicolosi, Andrea C. Ferrari

ACS Nano· Volume 8· Issue 5

Abstract

We demonstrate wide-band ultrafast optical pulse generation at 1, 1.5, and 2 μm using a single-polymer composite saturable absorber based on double-wall carbon nanotubes (DWNTs). The freestanding optical quality polymer composite is prepared from nanotubes dispersed in water with poly(vinyl alcohol) as the host matrix. The composite is then integrated into ytterbium-, erbium-, and thulium-doped fiber laser cavities. Using this single DWNT-polymer composite, we achieve 4.85 ps, 532 fs, and 1.6 ps mode-locked pulses at 1066, 1559, and 1883 nm, respectively, highlighting the potential of DWNTs for wide-band ultrafast photonics.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Advanced Fiber Laser Technologies · Laser-Matter Interactions and Applications · Mechanical and Optical Resonators

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Cambridge Graphene Centre, University of Cambridge, Cambridge CB3 0FA, United Kingdom

Department of Micro- and Nanosciences, Aalto University, FI-00076 Aalto, Finland

State Key Laboratory for Superlattices and Microstructures, Beijing 100083, China

Université de Toulouse; UPS, INP; Institut Carnot Cirimat; 118, route de Narbonne, F-31062 Toulouse cedex 9, France

CNRS; Institut Carnot Cirimat; F-31062 Toulouse, France

Femtosecond Optics Group, Department of Physics, Imperial College, London SW7 2AZ, United Kingdom

CNR-Istituto Processi Chimico-Fisici, 98158 Messina, Italy

Istituto Italiano di Tecnologia, Graphene Labs, 16163, Genova, Italy

School of Electronic Science and Engineering, Nanjing University, Nanjing 210023, China

School of Chemistry, School of Physics, CRANN and AMBER, Trinity College Dublin D2, Ireland

Funding

Engineering and Physical Sciences Research Council · Royal Society · Royal Academy of Engineering · European Research Council · European Commission · Science Foundation Ireland · National Natural Science Foundation of China

References (100+)

Show source-provided references
1. O’Mahony M. J. · J. Lightwave Technol. · 2006 · 24 · 468410.1109/JLT.2006.885765 ↗
2. Leclerc O. · J. Lightwave Technol. · 2003 · 21 · 277910.1109/JLT.2003.819148 ↗
3. Simon J. · Ann. Telecommun. · 2003 · 58 · 170810.1007/BF03001223 ↗
4. Rouvillain D. · Electron. Lett. · 2002 · 38 · 111310.1049/el:20020715 ↗
5. Hirano A. · Electron. Lett. · 1998 · 34 · 19810.1049/el:19980154 ↗
6. Jin C. Y. · IEEE J. Quantum Electron. · 2010 · 46 · 158210.1109/JQE.2010.2053916 ↗
7. Guina M. D. · IEEE J. Quantum Electron. · 2003 · 39 · 114310.1109/JQE.2003.816101 ↗
8. Arecchi F. · Nuovo Cimento · 1965 · 38 · 109610.1007/BF02748624 ↗
9. Land T. A. · Surf. Sci. · 1992 · 264 · 26110.1016/0039-6028(92)90183-7 ↗
10. Reid D. · J. Opt. Soc. Am. B · 2008 · 25 · A13310.1364/JOSAB.25.00A133 ↗
11. Clarke A. M. · IEEE Photonics Technol. Lett. · 2007 · 19 · 32110.1109/LPT.2007.891594 ↗
12. Keller U. · Nature · 2003 · 424 · 83110.1038/nature01938 ↗
13. Okhotnikov O. · New J. Phys. · 2004 · 6 · 17710.1088/1367-2630/6/1/177 ↗
14. Keller U. · Phys. Rep. · 2006 · 429 · 6710.1016/j.physrep.2006.03.004 ↗
15. Hasan T. · Adv. Mater. · 2009 · 21 · 387410.1002/adma.200901122 ↗
16. Set S. Y. · IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. · 2004 · 10 · 13710.1109/JSTQE.2003.822912 ↗
17. Sun Z. · Appl. Phys. Lett. · 2009 · 95 · 25310210.1063/1.3275866 ↗
18. Sun Z. · Appl. Phys. Lett. · 2008 · 93 · 06111410.1063/1.2968661 ↗
19. Chen Y.-C. · Appl. Phys. Lett. · 2002 · 81 · 97510.1063/1.1498007 ↗
20. Scardaci V. · Adv. Mater. · 2008 · 20 · 404010.1002/adma.200800935 ↗
21. Wang F. · Nat. Nanotechnol. · 2008 · 3 · 73810.1038/nnano.2008.312 ↗
22. Beecher S. J. · Appl. Phys. Lett. · 2010 · 97 · 11111410.1063/1.3486177 ↗
23. Kelleher E. J. R. · Opt. Lett. · 2009 · 34 · 352610.1364/OL.34.003526 ↗
24. Kelleher E. J. R. · Appl. Phys. Lett. · 2009 · 95 · 11110810.1063/1.3207828 ↗
25. Martinez A. · Opt. Express · 2010 · 18 · 1100810.1364/OE.18.011008 ↗
26. Popa D. · Appl. Phys. Lett. · 2012 · 101 · 15310710.1063/1.4757293 ↗
27. Mary R. · Appl. Phys. Lett. · 2013 · 103 · 22111710.1063/1.4834360 ↗
28. Martinez A. · Nat. Photonics · 2013 · 7 · 84210.1038/nphoton.2013.304 ↗
29. Sun Z. · ACS Nano · 2010 · 4 · 80310.1021/nn901703e ↗
30. Popa D. · Appl. Phys. Lett. · 2010 · 97 · 20310610.1063/1.3517251 ↗
31. Sun Z. · Nano Res. · 2010 · 3 · 65310.1007/s12274-010-0026-4 ↗
32. Hasan T. · Phys. Status Solidi B · 2010 · 247 · 295310.1002/pssb.201000339 ↗
33. Martinez A. · Opt. Express · 2010 · 18 · 2305410.1364/OE.18.023054 ↗
34. Tan W. D. · Appl. Phys. Lett. · 2010 · 96 · 03110610.1063/1.3292018 ↗
35. Zhang H. · Appl. Phys. Lett. · 2010 · 96 · 11111210.1063/1.3367743 ↗
36. Sun Z. · Physica E · 2012 · 44 · 108210.1016/j.physe.2012.01.012 ↗
37. Popa D. · Appl. Phys. Lett. · 2011 · 98 · 07310610.1063/1.3552684 ↗
38. Mary R. · Opt. Express · 2013 · 21 · 794310.1364/OE.21.007943 ↗
39. 10.1109/JSTQE.2014.230236110.1109/JSTQE.2014.2302361 ↗
40. Zaugg C. A. · Opt. Express · 2013 · 21 · 3154810.1364/OE.21.031548 ↗
41. Kivistö S. · Opt. Express · 2009 · 17 · 235810.1364/OE.17.002358 ↗
42. Hasan T. · 2011
43. Bonaccorso F. · Nat. Photonics · 2010 · 4 · 61110.1038/nphoton.2010.186 ↗
44. Boyd R. W. · 2003
45. Zitter R. N. · Appl. Phys. Lett. · 1969 · 14 · 7310.1063/1.1652718 ↗
46. Cho W. B. · Opt. Lett. · 2011 · 36 · 408910.1364/OL.36.004089 ↗
47. Xing G. · Opt. Express · 2010 · 18 · 456410.1364/OE.18.004564 ↗
48. Kamaraju N. · Appl. Phys. Lett. · 2009 · 95 · 08110610.1063/1.3213396 ↗
49. Elim H. I. · Appl. Phys. Lett. · 2004 · 85 · 179910.1063/1.1786371 ↗
50. Lim S. H. · Phys. Rev. B · 2006 · 73 · 04540210.1103/PhysRevB.73.045402 ↗
51. Zhang L. · Laser Phys. · 2011 · 21 · 138210.1134/S1054660X11150333 ↗
52. Shen C. · Nanoscale · 2011 · 3 · 50310.1039/C0NR00620C ↗
53. Piao Y. · J. Phys. Chem. Lett. · 2011 · 2 · 157710.1021/jz200687u ↗
54. Jariwala D. · Chem. Soc. Rev. · 2013 · 42 · 282410.1039/C2CS35335K ↗
55. Kamaraju N. · Appl. Phys. Lett. · 2008 · 93 · 09190310.1063/1.2977463 ↗
56. Nakamura A. · J. Lumin. · 2006 · 119 · 810.1016/j.jlumin.2005.12.005 ↗
57. Nakamura A. · J. Lumin. · 2009 · 129 · 172210.1016/j.jlumin.2009.02.027 ↗
58. Kalbac M. · Chem.—Eur. J. · 2011 · 17 · 980610.1002/chem.201100590 ↗
59. Chen G. · Phys. Rev. Lett. · 2003 · 90 · 25740310.1103/PhysRevLett.90.257403 ↗
60. Hertel T. · Nano Lett. · 2005 · 5 · 51110.1021/nl050069a ↗
61. Blau W. J. · Nat. Nanotechnol. · 2008 · 3 · 70510.1038/nnano.2008.354 ↗
62. Hirori H. · Phys. Rev. B · 2008 · 78 · 11340910.1103/PhysRevB.78.113409 ↗
63. Koyama T. · Phys. Chem. Chem. Phys. · 2012 · 14 · 107010.1039/C1CP22781E ↗
64. Tan P. H. · Phys. Rev. Lett. · 2007 · 99 · 13740210.1103/PhysRevLett.99.137402 ↗
65. Tan P. H. · Physica E · 2008 · 40 · 235210.1016/j.physe.2007.10.058 ↗
66. Iakoubovskii K. · J. Phys. Chem. C · 2008 · 112 · 1119410.1021/jp8018414 ↗
67. Pfeiffer R. · 2008 · 111
68. Pfeiffer R. · Phys. Rev. Lett. · 2003 · 90 · 22550110.1103/PhysRevLett.90.225501 ↗
69. Liu K. · Nat. Nanotechnol. · 2012 · 7 · 32510.1038/nnano.2012.52 ↗
70. Ilev I. · 2006
71. Sandler J. · Polymer · 2003 · 44 · 589310.1016/S0032-3861(03)00539-1 ↗
72. Grady B. P. · 201110.1002/9781118084380 ↗
73. Flahaut E. · Chem. Commun. · 2003 · 144210.1039/b301514a ↗
74. Osswald S. · Chem. Mater. · 2006 · 18 · 152510.1021/cm052755g ↗
75. Walsh A. G. · Nano Lett. · 2007 · 7 · 148510.1021/nl070193p ↗
76. Qian H. · Nano Lett. · 2008 · 8 · 136310.1021/nl080048r ↗
77. Förster T. · Discuss. Faraday Soc. · 1959 · 27 · 710.1039/DF9592700007 ↗
78. Hayashi T. · ACS Nano · 2008 · 2 · 48510.1021/nn700391w ↗
79. Kim J. H. · ACS Nano · 2010 · 4 · 106010.1021/nn901871g ↗
80. Green A. A. · Nat. Nanotechnol. · 2009 · 4 · 6410.1038/nnano.2008.364 ↗
81. Tsyboulski D. A. · Nano Lett. · 2009 · 9 · 328210.1021/nl901550r ↗
82. Fantini C. · Phys. Rev. Lett. · 2004 · 93 · 14740610.1103/PhysRevLett.93.147406 ↗
83. Telg H. · Phys. Rev. Lett. · 2004 · 93 · 17740110.1103/PhysRevLett.93.177401 ↗
84. Meyer J. C. · Phys. Rev. Lett. · 2005 · 95 · 21740110.1103/PhysRevLett.95.217401 ↗
85. Kataura H. · Synth. Met. · 1999 · 103 · 255510.1016/S0379-6779(98)00278-1 ↗
86. Paillet M. · Phys. Rev. Lett. · 2006 · 96 · 25740110.1103/PhysRevLett.96.257401 ↗
87. Jorio A. · Phys. Rev. Lett. · 2001 · 86 · 111810.1103/PhysRevLett.86.1118 ↗
88. Araujo P. T. · Phys. Rev. Lett. · 2007 · 98 · 06740110.1103/PhysRevLett.98.067401 ↗
89. Villalpando-Paez F. · Phys. Rev. B · 2010 · 82 · 15541610.1103/PhysRevB.82.155416 ↗
90. Lazzeri M. · Phys. Rev. B · 2006 · 73 · 15542610.1103/PhysRevB.73.155426 ↗
91. Piscanec S. · Phys. Rev. B · 2007 · 75 · 03542710.1103/PhysRevB.75.035427 ↗
92. Ferrari A. C. · Phys. Rev. Lett. · 2006 · 97 · 18740110.1103/PhysRevLett.97.187401 ↗
93. Jorio A. · Phys. Rev. B · 2005 · 72 · 07520710.1103/PhysRevB.72.075207 ↗
94. Barros E. B. · Phys. Rev. B · 2007 · 76 · 04542510.1103/PhysRevB.76.045425 ↗
95. Cançado L. G. · Nano Lett. · 2011 · 11 · 319010.1021/nl201432g ↗
96. Tuinstra F. · J. Chem. Phys. · 1970 · 53 · 112610.1063/1.1674108 ↗
97. Ren W. · Phys. Rev. B · 2006 · 73 · 11543010.1103/PhysRevB.73.115430 ↗
98. Bonaccorso F. · J. Phys. Chem. C · 2010 · 114 · 1726710.1021/jp1030174 ↗
99. Hasan T. · J. Phys. Chem. C · 2007 · 111 · 1259410.1021/jp0723012 ↗
100. Hasan T. · J. Phys. Chem. C · 2008 · 112 · 2022710.1021/jp807036w ↗