一种基于硼纳米片的可饱和吸收体器件及应用制造技术

本发明专利技术公开了一种基于硼纳米片的可饱和吸收体器件及应用。硼纳米片均匀涂在反射镜或微纳光纤表面构成可饱和吸收体器件，反射镜为金镜或银镜，微纳光纤为拉锥光纤或D形光纤；或者分散在透明基质内形成复合物薄膜构成可饱和吸收体器件，透明基质为有机聚合物。本发明专利技术发现了一种全新的具有优异可饱和吸收特性的材料体系，为开发新型可饱和吸收体提供了新的选择，硼纳米片可大规模、廉价地使用溶液超声剥离法制备，本发明专利技术具有廉价、适合大规模制备、体积小、可组成多种类型的锁模器件的优点，相比于目前商业化的半导体可饱和吸收镜(SESAM)技术大大降低了成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于硼纳米片的可饱和吸收体器件及应用
本专利技术涉及非线性光学材料和器件，特别是涉及一种基于硼纳米片的可饱和吸收体器件及应用。
技术介绍
脉冲激光器在激光制造加工业、科学研究等领域中正起着越来越重要的作用。随着调Q和锁模技术以及激光增益介质的不断发展，已可从许多不同波长的激光系统中获得脉冲输出。产生脉冲主要有主动和被动两种方式，主动调制需要在激光腔中外加调制器(声光/电光调制器)实现，既增加了系统成本，也降低了系统便携性；而被动调制无需任何外部器件，因而逐渐成为目前的主流选择和发展方向。目前大部分商用化脉冲激光器都是采用被动方式实现，其中最常用的两种被动调制方式是调Q和锁模技术，其关键是在腔内加入可饱和吸收体，起到幅度自调制的作用，即当输入光强度越大，可饱和吸收体的吸收越小，有利于抑制连续波实现脉冲输出。目前常见的可饱和吸收体包括染料、半导体饱和吸收镜以及最近新兴的碳纳米管和石墨烯等。染料可饱和吸收体由于自身恢复时间在纳秒量级，只能产生纳秒量级的脉冲，并且其稳定性也是一较大劣势；半导体饱和吸收镜经过数十年的发展，技术相对成熟，输出稳定，但是其光损伤阈值低、应用波段窄、恢复时间长(约几纳秒)，结构复杂，制备条件要求苛刻，成本高昂，并且只能在特定的线形拓扑腔中应用，大大限制了其进一步发展。单壁碳纳米管在近红外波段有优良的饱和吸收响应，但其本身是一种各向异性的材料，制备时生长方向、直径、长度、手征性等难以选择和控制，而单壁碳纳米管的光吸收特性与碳管直径、手征性等因素相关，因此将给锁模的精确控制带来难题；并且单壁碳纳米管容易缠结成束，带来较高的线性损耗。石墨烯等二维材料近年来作为可饱和吸收体受到研究者的追捧，其基本思路是单原子厚的石墨烯膜分散在透明聚合物中或者直接转移到光纤头断面作为可饱和吸收体。但是石墨烯可饱和吸收体的特性依赖于单原子厚石墨烯独特的狄拉克能带结构，随着原子层数的增加，载流子迁移率急剧下降、能带结构和光吸收特性等性质变化较大，使多原子层石墨烯应用受到限制。目前，单原子层石墨烯的廉价、高效制备目前仍然是亟待解决的难题。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的难题，本专利技术提供了一种基于硼纳米片的可饱和吸收体器件及应用，该器件具有结构简单、成本低的特点，可用于激光器的锁模、调Q、激光光束整形等。本专利技术的技术方案如下：将硼纳米片分散液直接均匀涂在反射镜或微纳光纤表面上干燥构成可饱和吸收体器件；或者硼纳米片分散在透明基质中形成复合物薄膜构成可饱和吸收体器件。本专利技术优选的反射镜为金镜或银镜。本专利技术优选的微纳光纤为拉锥光纤或D形光纤。本专利技术优选的透明基质为有机聚合物，所述的有机聚合物为聚乙烯醇或聚甲基丙烯酸甲酯。本专利技术应用于脉冲激光器等领域。本发所述的硼纳米片为一种具有可饱和吸收特性的新型材料体系，可用于制备可饱和吸收体。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术中所用的硼纳米片可大规模、廉价地使用液相剥离法制备，相比于目前商业化的SESAM技术大大降低了成本。(2)本专利技术找到了一种全新的具有优异可饱和吸收特性的材料体系，为开发新型可饱和吸收体提供了新的材料选择。附图说明图1为实施例1对应的基于硼纳米片的可饱和吸收体Z扫描曲线图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。本专利技术的具体实施例如下：实施例1本实施例具体说明如何制备分散在聚合物聚乙烯醇(PVA)中的纳米材料的可饱和吸收体。1)取0.3g硼粉，加入40mL异丙醇中，使用超声破碎机于450W超声5h，然后2000转/分钟离心10分钟，去掉大块未剥离的粉末，保留离心后的上层清液，得到硼纳米片分散液。2)将0.3gPVA粉末分散在20mL去离子水中，搅拌3h，使粉末完全溶解，得到PVA水溶液。3)将5mLPVA水溶液和5mL硼纳米片分散液混合均匀，倒入表面光滑平整的表面皿中，并水平放于干燥箱中干燥两天得到平整干燥的B/PVA薄膜。4)利用飞秒激光(120fs，1030nm，1kHz)、通过开孔Z扫描技术研究可饱和吸收特性，将空白的PVA薄膜作为对比参考，其结果如图1所示，根据实验结果可观察到B/PVA薄膜具有明显的可饱和吸收特性，优于空白的PVA薄膜的可饱和吸收特性，B/PVA薄膜的可饱和吸收特性优异。实施例2本实施例具体说明如何制备直接涂在反射镜(金反射镜)上的可饱和吸收体。1)与实施例1中步骤1)相同，得到硼纳米片分散液。2)取1mL硼纳米片分散液，500转/分钟旋涂(20秒)于金反射镜表面，后室温干燥得到可饱和吸收体器件，可用于构建脉冲激光器。实施例3本实施例具体说明如何制备涂覆在微纳光纤(拉锥光纤)表面的可饱和吸收体。1)与实施例1中步骤1)相同，得到硼纳米片分散液。2)取0.5mL硼纳米片分散液滴在拉锥光纤表面的表面，同时光纤中通光，硼纳米片吸附在拉锥光纤表面构成可饱和吸收体，可用于构建脉冲激光器。上述具体实施例用来解释说明本专利技术，而不是对本专利技术进行限制，在本专利技术的精神和权利要求的保护范围内，对本专利技术作出的任何修改和改变，都落入本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于硼纳米片的可饱和吸收体器件，其特征在于：硼纳米片均匀涂在反射镜或微纳光纤表面构成可饱和吸收体器件；或者分散在透明基质内形成复合物膜构成可饱和吸收体器件。

【技术特征摘要】
1.一种基于硼纳米片的可饱和吸收体器件，其特征在于：硼纳米片均匀涂在反射镜或微纳光纤表面构成可饱和吸收体器件；或者分散在透明基质内形成复合物膜构成可饱和吸收体器件。2.根据权利要求1所述的一种基于硼纳米片的可饱和吸收体器件，其特征在于：所述的反射镜为金镜或银镜。3.根据权利要求1所述的一种基于硼纳米片的可饱和吸收体器件，其特征在于：所述的微纳光...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭强兵，邱建荣，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33