可饱和吸收体和超快被动锁模激光器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种可饱和吸收体，所述可饱和吸收体包括基底以及设置在所述基底表面的金属离子修饰的黑磷纳米片，所述金属离子与所述黑磷纳米片通过超分子相互作用，所述金属离子包括银离子、铜离子、锂离子、钠离子、镁离子和汞离子中的一种。本实用新型专利技术提供的可饱和吸收体中的金属离子修饰的黑磷纳米片的稳定性远远大于未经修饰的黑磷材料，得到的可饱和吸收体稳定性较高。本实用新型专利技术还提供了一种超快被动锁模激光器，所述超快被动锁模激光器稳定性较好，可以长时间稳定工作。

【技术实现步骤摘要】
可饱和吸收体和超快被动锁模激光器
本技术涉及激光器领域，具体涉及一种可饱和吸收体和锁模脉冲激光器。
技术介绍
激光作为20世纪最重要的科学技术之一，它的出现极大地推动了科学技术的发展。以掺杂稀土元素的光纤作为增益介质的被动锁模光纤激光器由于其在光通信、光数据存储、传感技术、医学等领域的广泛应用，近几年来发展十分迅速，具有极好的柔性与灵活性、可设计高可靠性、易于系统集成等优点，在未来高速光通信领域有着重要应用价值。被动锁模光纤激光器中的关键器件就是可饱和吸收体，目前常用的可饱和吸收体有半导体可饱和吸收镜(SESAM)、石墨烯、碳纳米管、过度金属硫化物等材料。市场上应用最多的是SESAM，但是SESAM本身响应波长较短，封装要求过高、价格昂贵。其余的二维材料在其他方面也存在着很多不足，特别是光吸收率低、带隙不可调等。最近，一种新型的具有可饱和吸收特性的二维材料黑磷开始被广泛的研究。黑磷不仅弥补了以上材料的缺陷，还被誉为集所有二维材料优势于一体。但是，黑磷在水和空气中容易发生氧化反应，作为激光器的可饱和吸收体，稳定性不高的缺点将极大地限制黑磷在锁模光纤激光器的应用。因此，有必要提供一种稳定性更好的可饱和吸收体。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术提供了一种可饱和吸收体和锁模脉冲激光器，所述可饱和吸收体性能稳定，所述锁模脉冲激光器可以长时间稳定工作。本技术第一方面提供了一种可饱和吸收体，所述可饱和吸收体包括基底以及设置在所述基底表面的金属离子修饰的黑磷纳米片，所述金属离子与所述黑磷纳米片通过超分子相互作用，所述金属离子包括银离子、铜离子、锂离子、钠离子、镁离子和汞离子中的一种。其中，所述金属离子修饰的黑磷纳米片的厚度大于或等于3nm。其中，所述金属离子修饰的黑磷纳米片的厚度为3-10nm。其中，所述金属离子修饰的黑磷纳米片的长宽尺寸为微米级。其中，所述金属离子修饰的黑磷纳米片的长宽尺寸为1-15μm。其中，所述基底包括光纤端面、微纳光纤锥区或透明玻璃。其中，当所述基底为微纳光纤锥区时，所述金属离子修饰的黑磷纳米片包覆在所述微纳光纤锥区的表面。本技术第一方面提供的可饱和吸收体，所述可饱和吸收体包括金属离子修饰的黑磷纳米片。所述金属离子修饰的黑磷纳米片抗氧化性较强，其环境稳定性远比常规的黑磷材料高。同时还具备和常规的黑磷材料一样的可饱和吸收效应。将本技术的可饱和吸收体应用于光纤激光器中，表现出了强的非线性响应，实现了高能量、高稳定性以及高信噪比的锁模脉冲输出，并且提升了激光器的稳定性。本技术第二方面提供了一种超快被动锁模激光器，包括如上述第一方面所述的可饱和吸收体。其中，所述超快被动锁模激光器为全光纤激光器或全固态激光器。所述全光纤激光器包括依次设置的泵浦源、波分复用器、增益光纤、所述可饱和吸收体、光耦合器、偏振控制器、单模光纤环和偏振无关隔离器；所述全固态激光器包括依次设置的泵浦源、输入镜、聚焦透镜、增益介质、所述可饱和吸收体和输出镜。本技术提供的超快被动锁模激光器，含有可饱和吸收体，所述超快被动锁模激光器表现出了强的非线性响应，实现了高能量、高稳定性以及高信噪比的锁模脉冲输出。因此能有效的提高光纤激光器的性能和稳定性，同时降低了可饱和吸收体的成本，满足市场上的用户需求。综上，本技术有益效果包括以下几个方面：1、本技术提供的可饱和吸收体，所述金属离子修饰的黑磷纳米片抗氧化性较强，稳定性强，得到的可饱和吸收体稳定性较好，可以长时间用于被动锁模；2、本技术提供的超快被动锁模激光器，实现了高能量、高稳定性以及高信噪比的锁模脉冲输出。附图说明图1为本技术一实施方式提供的可饱和吸收体的制备过程示意图；图2为本技术一实施方式提供的全光纤激光器的结构示意图；图3为本技术另一实施方式提供的全固态激光器的结构示意图；图4a为本技术一实施方式提供的新鲜制备的银离子修饰的黑磷纳米片的原子力显微镜图；图4b为本技术一实施方式提供的放置15天后的银离子修饰的黑磷纳米片的原子力显微镜图；图5a为现有技术的新鲜制备的未修饰的黑磷纳米片的原子力显微镜图；图5b为现有技术的放置5天后的未修饰的黑磷纳米片的原子力显微镜图；图6a为实施例1提供的锁模脉冲光源的脉冲序列图；图6b为实施例1提供的锁模脉冲光源的自相关图；图6c为实施例1提供的锁模脉冲光源的光谱图；图7为本实施例1提供的锁模脉冲激光器的光谱输出图；图8为本实施例1提供的锁模脉冲激光器的工作4周的性能图。具体实施方式以下所述是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本技术的保护范围。本技术实施方式第一方面提供了一种可饱和吸收体，所述可饱和吸收体包括基底以及设置在所述基底表面的金属离子修饰的黑磷纳米片，所述金属离子与所述黑磷纳米片通过超分子相互作用，所述金属包括银离子、铜离子、锂离子、钠离子、镁离子和汞离子中的一种。现有技术中，由于黑磷是折叠蜂窝状的原子结构，在每层中，每个磷原子有五个最外层的轨道电子，分别是三个单电子和一个孤对电子。每个磷原子的三个单电子与其他三个磷原子形成共价键后，外层将有一对孤对电子暴露出来。黑磷中的孤对电子很容易与氧分子发生反应形成PxOy型氧化物，造成了黑磷的氧化。因此，孤对电子的存在是影响黑磷的稳定性的重要因素。本技术实施方式中，金属离子和磷原子的对应关系为一对多的关系。金属离子修饰过的黑磷中，所有的孤对电子在每一层的磷原子被均匀地分布在该层的两面，金属离子通过超分子与黑磷纳米片相互作用，即通过金属阳离子-π相互作用吸附到黑磷纳米片表面。解决了孤对电子的问题，所述金属离子修饰的黑磷纳米片的稳定性比常规的黑磷有大幅度提高。本技术实施方式中，所述金属离子为银离子(Ag+)。利用密度泛函理论的计算，银离子和黑磷之间的结合能约为-41.8千卡，该强度可以支持银离子修饰的黑磷稳定存在。此外，该纳米片具备与常规黑磷纳米片一样的可饱和吸收特性。本技术实施方式中，所述金属离子修饰的黑磷纳米片的厚度为大于或等于3nm。可选地，所述金属离子修饰的黑磷纳米片的厚度为3-10nm。进一步可选地，所述金属离子修饰的黑磷纳米片的厚度为3nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、9nm或10nm。本技术实施方式中，对所述金属离子修饰的黑磷纳米片的长宽尺寸没有特殊要求。如所述金属离子修饰的黑磷纳米片的长宽尺寸可以是微米级的。可选地，所述金属离子修饰的黑磷纳米片的尺寸为1-15μm。本技术实施方式中，所述基底包括光纤端面、微纳光纤锥区或透明玻璃。进一步可选地，所述微纳光纤由普通的单模光纤(SMF-28E)拉锥制备成。可选地，所述微纳光纤的锥区直径为8-15微米。可选地，当所述基底为微纳光纤锥区时，所述金属离子修饰的黑磷纳米片包覆在所述微纳光纤锥区的表面。本技术第一方面提供了一种可饱和吸收体，所述可饱和吸收体包括金属离子修饰的黑磷纳米片。所述金属离子修饰的黑磷纳米片抗氧化性较强，其环境稳定性远比常规的黑磷材料高。同时还具备和常规的黑磷材料一样的可饱和吸收效应。将本技术的可饱和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可饱和吸收体，其特征在于，所述可饱和吸收体包括基底以及设置在所述基底表面的金属离子修饰的黑磷纳米片，所述金属离子与所述黑磷纳米片通过超分子相互作用，所述金属离子包括银离子、铜离子、锂离子、钠离子、镁离子和汞离子中的一种。

【技术特征摘要】
1.一种可饱和吸收体，其特征在于，所述可饱和吸收体包括基底以及设置在所述基底表面的金属离子修饰的黑磷纳米片，所述金属离子与所述黑磷纳米片通过超分子相互作用，所述金属离子包括银离子、铜离子、锂离子、钠离子、镁离子和汞离子中的一种。2.如权利要求1所述的可饱和吸收体，其特征在于，所述金属离子修饰的黑磷纳米片的厚度大于或等于3nm。3.如权利要求2所述的可饱和吸收体，其特征在于，所述金属离子修饰的黑磷纳米片的厚度为3-10nm。4.如权利要求1所述的可饱和吸收体，其特征在于，所述金属离子修饰的黑磷纳米片的长宽尺寸为微米级。5.如权利要求4所述的可饱和吸收体，其特征在于，所述金属离子修饰的黑磷纳米片的长宽尺寸为1-15μm。6.如权利要求1所述的可饱和吸收体，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晗，葛颜绮，郭志男，赵劲来，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：新型
国别省市：广东,44