一种基于半金属C制造技术

本发明专利技术公开了一种基于半金属C

【技术实现步骤摘要】
一种基于半金属C4N3的可饱和吸收体器件
本专利技术涉及一种可饱和吸收体器件，尤其涉及一种基于半金属C4N3的可饱和吸收体器件。
技术介绍
可饱和吸收体是重要的非线性光学器件，广泛地用于锁模/调Q激光器，是获得激光脉冲的关键。与传统的半导体可饱和吸收镜、非线性光纤环形镜、非线性偏振旋转等被动锁模方法相比，石墨烯、碳纳米管、拓扑绝缘体、黑磷、过渡金属硫(硒)化物、过渡金属碳氮化物(MXene)和碳化氮等材料作为可饱和吸收体的研究受到了学者们的广泛关注。由于石墨烯调制深度低、非饱和损耗高，拓扑绝缘体制备复杂，过渡金属二硫化物带隙宽，黑磷易氧化等缺点，学者们积极寻找适合红外范围的可饱和吸收体，石墨相碳氮材料(g-C3N4)因其低成本合成，高化学/热稳定性和光电性能突出等优点，受到越来越多的关注。半金属C4N3在费米能级处具有完全自旋极化，自旋向上电子结构呈现金属性以及自旋向下电子结构呈现半导体性，其单层和多层带隙宽度分别为2.33eV和2.06eV，优于g-C3N4的2.7eV。且与g-C3N4一样，通过引入各种缺陷以及不同表面终端也可调控半金属C4N3的带隙，所以半金属C4N3成为优异的可饱和吸收体选择。但是目前关于半金属C4N3作为可饱和吸收体的研究还是空白。因此，对基于半金属C4N3的可饱和吸收体器件及应用具有重要的意义。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术目的是提供一种具有良好可饱和吸收特性、带隙宽度窄、恢复时间短以及制备方法简单的基于半金属C4N3的可饱和吸收体器件。技术方案：本专利技术包括光纤端面可饱和吸收体器件、倏逝场式光纤可饱和吸收体器件和反射式可饱和吸收镜，所述的光纤端面可饱和吸收体器件包括光源、光纤跳线和纳米片溶液，所述光纤跳线的一端与光源连接，另一端侵入纳米片溶液中；所述的倏逝场式光纤可饱和吸收体器件包括光纤，所述光纤的侧面涂有纳米片溶液；所述的反射式可饱和吸收镜包括反射镜，所述反射镜的表面涂有纳米片溶液。所述的光源采用激光光源，所述的激光光源采用连续光纤激光器。所述的纳米片溶液为半金属C4N3纳米片溶液。所述的半金属C4N3纳米片溶液的制备方法为：将半金属C4N3材料放入到蒸馏水中，进行超声粉碎，制备得到半金属C4N3分散液；将上述半金属C4N3分散液进行离心处理，静置后取上层清液，得到半金属C4N3纳米片溶液。所述的光纤端面可饱和吸收体器件采用光诱导法制作。所述的光纤端面可饱和吸收体器件为基于半金属C4N3的光纤端面可饱和吸收体器件，其制作方法包括如下步骤：1)将光纤跳线的一端与激光光源相连，另一端浸入在半金属C4N3纳米片溶液中；2)保持激光光源的输出，一段时间后关掉激光光源；3)将光纤跳线从半金属C4N3纳米片溶液中取出后进行干燥处理。所述的倏逝场式光纤可饱和吸收体器件的制作方法是：将半金属C4N3纳米片溶液涂覆在包层被部分剥离的光纤的侧面，并进行干燥处理，形成半金属C4N3涂覆层。所述的反射式可饱和吸收镜的制作方法是：将半金属C4N3纳米片溶液涂覆在反射镜上，并进行干燥处理，形成半金属C4N3涂覆层。所述的反射镜采用金属或介质反射镜。有益效果：本专利技术采用的半金属C4N3是一种新型二维材料，半金属C4N3在纳米能级处具有完全自旋极化，自旋向上电子结构呈现金属性以及自旋向下电子结构呈现半导体性，其单层和多层带隙宽度分别为2.33eV和2.06eV，优于g-C3N4的2.7eV，且与g-C3N4一样，通过引入各种缺陷以及不同表面终端也可调控半金属C4N3的带隙，是优异的可饱和吸收体。附图说明图1为本专利技术采用光诱导法制作基于半金属C4N3的光纤端面可饱和吸收体器件；图2为本专利技术采用涂覆法制作基于半金属C4N3的倏逝场式光纤可饱和吸收体器件；图3为本专利技术采用涂覆法制作基于半金属C4N3的反射镜式可饱和吸收镜；图4为本专利技术半金属C4N3的非线性光学参数。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1所示，本专利技术包括但不限于基于半金属C4N3的光纤端面可饱和吸收体器件、倏逝场式光纤可饱和吸收体器件和反射式可饱和吸收镜。如图1所示，基于半金属C4N3的光纤端面可饱和吸收体器件采用光诱导法制作，包括激光光源1、光纤跳线2和半金属C4N3纳米片溶液3，激光光源1采用连续光纤激光器，光纤跳线2的一端与激光光源1相连，另一端浸入在半金属C4N3纳米片溶液3中。半金属C4N3纳米片溶液3的制备方法为：将半金属C4N3材料放入蒸馏水中，进行超声粉碎1小时，制备得到半金属C4N3分散液；将上述半金属C4N3分散液进行离心处理30分钟，静置1小时后取上层清液，得到半金属C4N3纳米片溶液3。基于半金属C4N3的光纤端面可饱和吸收体器件的制作方法，包括如下步骤：(1)将光纤跳线2的一端与激光光源1相连，另一端浸入在半金属C4N3纳米片溶液3中；(2)保持激光光源1的输出，10分钟后关掉激光光源1；(3)将光纤跳线2从半金属C4N3纳米片溶液3中取出，在空气中等待其干燥便得到基于半金属C4N3的光纤端面可饱和吸收体器件。如图2所示，基于半金属C4N3的倏逝场式光纤可饱和吸收体器件包括D型光纤4、半金属C4N3涂覆层5，将半金属C4N3纳米片溶液涂覆在包层被部分剥离的光纤的侧面。倏逝场式光纤可饱和吸收体器件的制作方法是将半金属C4N3溶液涂覆到D型光纤4表面，干燥后形成半金属C4N3涂覆层5，倏逝场从D型光纤4表面溢出，与半金属C4N3涂覆层5相互作用。如图3所示，基于半金属C4N3的反射式可饱和吸收镜包括半金属C4N3涂覆层5、反射镜6，反射镜6包括但不限于金属和介质反射镜，如金/铝/硅/锗反射镜。反射式可饱和吸收镜的制作方法是将半金属C4N3纳米片溶液3涂覆在反射镜6上，干燥后形成半金属C4N3涂覆层5。如图4所示为半金属C4N3的非线性光学参数，其调制深度α0，非饱和损耗αns和饱和强度Isat分别为12.6％，23.5％和7.55MW·cm2。良好的非线性光学参数使得它可以成为一种优秀的可饱和吸收体材料。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于半金属C

【技术特征摘要】
1.一种基于半金属C4N3的可饱和吸收体器件，其特征在于，包括光纤端面可饱和吸收体器件、倏逝场式光纤可饱和吸收体器件和反射式可饱和吸收镜，所述的光纤端面可饱和吸收体器件包括光源、光纤跳线(2)和纳米片溶液，所述光纤跳线(2)的一端与光源连接，另一端侵入纳米片溶液中；所述的倏逝场式光纤可饱和吸收体器件包括光纤，所述光纤的侧面涂有纳米片溶液；所述的反射式可饱和吸收镜包括反射镜(6)，所述反射镜(6)的表面涂有纳米片溶液。


2.根据权利要求1所述的一种基于半金属C4N3的可饱和吸收体器件，其特征在于，所述的光源采用激光光源(1)，所述的激光光源(1)采用连续光纤激光器。


3.根据权利要求1所述的一种基于半金属C4N3的可饱和吸收体器件，其特征在于，所述的纳米片溶液为半金属C4N3纳米片溶液(3)。


4.根据权利要求3所述的一种基于半金属C4N3的可饱和吸收体器件，其特征在于，所述的半金属C4N3纳米片溶液(3)的制备方法为：将半金属C4N3材料放入到蒸馏水中，进行超声粉碎，制备得到半金属C4N3分散液；将上述半金属C4N3分散液进行离心处理，静置后取上层清液，得到半金属C4N3纳米片溶液(3)。


5.根据权利要求1所述的一种基于半金属C4N3的...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡友友，张少宇，窦健泰，张明明，赵明琳，张亚梅，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32