一种基于碲化铋异质结的可饱和吸收体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种基于碲化铋异质结的可饱和吸收体，包括基底以及设置在所述基底上的碲化铋异质结纳米片，所述碲化铋异质结纳米片的化学通式为Bi

A saturable absorber based on bismuth telluride heterojunction and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种基于碲化铋异质结的可饱和吸收体及其制备方法和应用
本专利技术涉及激光器
，特别涉及一种基于碲化铋异质结的可饱和吸收体及其制备方法和应用。
技术介绍
激光作为一种具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性优点的光源，已经用在生活中的许多方面。锁模技术的发展，特别是被动锁模技术的产生，让激光器产生能够应用于如基础科学、工业加工和通信领域的高稳定性、高光束质量和高能量的超短脉冲，具有非常大的应用价值。对于被动锁模技术，其关键是寻找稳定可靠的可饱和吸收体。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、拓扑绝缘体、过渡金属硫化物等。市场上的SESAM由于其响应波长短，且价格十分昂贵，其它也存在如光吸收率低、载流子迁移率低等不足。虽然黑磷作为集其他材料的优点于一身的材料，但其本身具有的容易氧化而导致不稳定的性质却限制了其在锁模激光器中需长时间稳定工作的问题。因此，有必要寻找新一类稳定的可饱和吸收体。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种基于碲化铋异质结的可饱和吸收体，该碲化铋异质结具有可饱和吸收特性，对光能产生较快响应，产生的载流子迁移率大，可以高效、均匀、稳定的吸收激光，且制得的可饱和吸收体稳定性好，可用于长时间被动锁模，在被动锁模激光器中具有广泛的应用前景。第一方面，本专利技术提供了一种基于碲化铋异质结的可饱和吸收体，包括基底以及设置在所述基底上的碲化铋异质结纳米片，所述碲化铋异质结纳米片的化学通式为Bi2Te3-MxTey，其中M为过渡金属和第四主族金属中的至少一种,x为0.5-1.5，y为1-3。可选的，M为过渡金属中的至少一种。进一步的，所述过渡金属包括铁、铜中的至少一种。可选的，所述碲化铋异质结纳米片包括碲化铋-碲化铁或碲化铋-碲化铜中的至少一种。可选的，所述碲化铋异质结纳米片的横向尺寸大于2μm，厚度为50nm-150nm。进一步的，所述碲化铋异质结纳米片的厚度为100nm-150nm。可选的，所述碲化铋异质结纳米片的层数为1-10层。可选的，所述基底包括光纤端面、反射镜和透明玻璃中的至少一种。具体的，可以但不限于为所述基底为拉锥光纤、光纤头和/或D型光纤。可选的，所述碲化铋异质结纳米片通过范德华力结合在所述基底表面。本专利技术第一方面提供了一种基于碲化铋异质结的可饱和吸收体，该碲化铋异质结具有可饱和吸收特性，对光能产生较快响应，产生的载流子迁移率大，可以高效、均匀、稳定的吸收激光，且制得的可饱和吸收体稳定性好，可用于长时间被动锁模，在被动锁模激光器中具有广泛的应用前景。第二方面，本专利技术提供了一种基于碲化铋异质结的可饱和吸收体的制备方法，包括：制备碲化铋纳米片，所述碲化铋纳米片的化学式为Bi2Te3；利用外延生长法将碲化铋纳米片制成碲化铋异质结纳米片；提供基底，将所述碲化铋异质结纳米片置于所述基底表面，得到基于碲化铋异质结的可饱和吸收体。可选的，所述碲化铋异质结纳米片包括碲化铋-碲化铁或碲化铋-碲化铜中的至少一种。优选的，外延生长法制得所述碲化铋异质结纳米片，将所述碲化铋异质结纳米片转移至粘性聚合物膜上；提供所述基底，再将具有所述碲化铋异质结纳米片的所述粘性聚合物膜置于所述基底表面，且所述粘性聚合物膜设于碲化铋异质结纳米片与所述基底之间，得到所述基于碲化铋异质结的可饱和吸收体。可选的，所述制备碲化铋纳米片的过程包括：将PVP-K30溶解在EG中形成澄清溶液，然后添加Bi2O3、TeO2和NaOH溶液，将获得的混合液搅拌后密封在高压釜中，将高压釜加热、自然冷却至室温后，获得碲化铋纳米片溶液；所述PVP-K30与EG按比例为0.5～1g：40～60ml，所述Bi2O3、TeO2和NaOH的质量之比为0.466～0.48:0.48:1。可选的，利用外延生长法将碲化铋纳米片制成碲化铋异质结纳米片的过程包括：将碲化铋纳米片溶液引入到高压釜中，然后将PVP-K30溶解在EG中形成澄清溶液并转移至高压釜中，依次添加FeCl3·6H2O、TeO2和NaOH溶液，剧烈搅拌直至完全溶解，然后将稀释的肼快速注入到混合物中，加热、离心和洗涤，制得碲化铋异质结纳米片；所述PVP-K30与EG按比例为0.5～1g：40～60ml，所述FeCl3·6H2O、TeO2和NaOH的质量之比为0.064～0.076:0.24:1。可选的，所述碲化铋异质结纳米片的横向尺寸大于2μm，厚度为50nm-150nm。进一步的，所述碲化铋异质结纳米片的厚度为100nm-150nm。可选的，所述碲化铋异质结纳米片的层数为1-10层。可选的，所述金属包括过渡金属和第四主族金属中的至少一种。进一步的，所述过渡金属包括铁、铜中的至少一种。可选的，所述碲化铋异质结纳米片包括碲化铋-碲化铁或碲化铋-碲化铜中的至少一种。可选的，所述基底包括拉锥光纤、光纤端面、反射镜和透明玻璃中的至少一种。具体的，可以但不限于为所述基底为光纤、光纤头和/或D型光纤。可选的，所述碲化铋异质结纳米片通过范德华力结合在所述基底表面。本专利技术第二方面提供一种基于碲化铋异质结的可饱和吸收体的制备方法，该制备方法简单，工艺流程简短，可控性较强，能够进行规模化生产。第三方面，本专利技术提供了一种被动锁模激光器，包括如第一方面所述的基于碲化铋异质结的可饱和吸收体。可选的，所述可饱和吸收体中的所述碲化铋异质结的能量带隙与所述被动锁模激光器的工作波长相同或相近。进一步的，所述相近为所述碲化铋异质结的能量带隙与所述被动锁模激光器的工作波长的差别在±200nm以内。可选的，所述被动锁模激光器的工作波长在1.5μm。可选的，所述被动锁模激光器包括全光纤激光器或全固态激光器。进一步的，所述全光纤激光器包括沿光传播方向依次设置的泵浦源、波分复用器、增益光纤、偏振无关隔离器、偏振控制器、所述可饱和吸收体和光纤耦合器。进一步的，所述全固态激光器包括沿光传播方向依次设置的泵浦源、输入镜、聚焦透镜、增益介质、所述可饱和吸收体和输出镜。本专利技术第三方面提供的被动锁模激光器能够产生高稳定、高能量的超短脉冲，显著提高非线性光学性能和稳定性。本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种基于碲化铋异质结的可饱和吸收体，包括基底以及设置在所述基底上的碲化铋异质结纳米片，所述碲化铋异质结纳米片的化学通式为Bi2Te3-MxTey，其中M为过渡金属和第四主族金属中的至少一种,x为0.5-1.5，y为1-3。该碲化铋异质结具有可饱和吸收特性，对光能产生较快响应，产生的载流子迁移率大，可以高效、均匀、稳定的吸收激光，且制得的可饱和吸收体稳定性好，可用于长时间被动锁模，在被动锁模激光器中具有广泛的应用前景。基于碲化铋异质结的可饱和吸收体的制备方法简单，工艺流程简短，可控性较强，能够进行规模化生产。附图说明为了更清楚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于碲化铋异质结的可饱和吸收体，其特征在于，包括基底以及设置在所述基底上的碲化铋异质结纳米片，所述碲化铋异质结纳米片的化学通式为Bi

【技术特征摘要】
1.一种基于碲化铋异质结的可饱和吸收体，其特征在于，包括基底以及设置在所述基底上的碲化铋异质结纳米片，所述碲化铋异质结纳米片的化学通式为Bi2Te3-MxTey，其中M为过渡金属和第四主族金属中的至少一种,x为0.5-1.5，y为1-3。


2.如权利要求1所述的基于碲化铋异质结的可饱和吸收体，其特征在于，所述过渡金属包括铁和铜中的至少一种。


3.如权利要求1所述的基于碲化铋异质结的可饱和吸收体，其特征在于，所述碲化铋异质结纳米片的横向尺寸大于2μm，厚度为50nm-150nm。


4.如权利要求1所述的基于碲化铋异质结的可饱和吸收体，其特征在于，所述碲化铋异质结纳米片的层数为1-10层。


5.如权利要求1所述的基于碲化铋异质结的可饱和吸收体，其特征在于，所述碲化铋异质结纳米片通过范德华力结合在所述基底表面。


6.如权利要求1所述的基于碲化铋异质结的可饱和吸收体，其特征在于，所述基底包括光纤端面、反射镜和透明玻璃中的至少一种。


7.一种基于碲化铋异质结的可饱和吸收体的制备方法，其特征在于，包括：
制备碲化铋纳米片，所述碲化铋纳米片的化学式为Bi2Te3；
利用外延生长法将碲化铋纳米片制成碲化铋异质结纳米片；
提供基底，将所述碲化铋异质结纳米片置于所述基底...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘捷锋，张家宜，张文静，
申请(专利权)人：深圳瀚光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44