一种量子点可饱和吸收体薄膜的制备方法及其在脉冲光纤激光器中的应用技术

本发明专利技术属于脉冲光纤激光器技术领域，具体涉及一种量子点可饱和吸收体薄膜的制备方法及其在脉冲光纤激光器中的应用，为开发出一种能在大气环境下稳定的Ti3C2T

【技术实现步骤摘要】
一种量子点可饱和吸收体薄膜的制备方法及其在脉冲光纤激光器中的应用


[0001]本专利技术属于脉冲光纤激光器
，具体涉及一种量子点可饱和吸收体薄膜的制备方法及其在脉冲光纤激光器中的应用。

技术介绍

[0002]光纤激光器具有结构紧凑、光束质量好、高稳定性及高转换效率等优势，使其在精密加工、手术医疗、科研等领域具有重要的研究价值和应用前景。而作为光纤激光器重要分支之一的脉冲光纤激光器能够将长脉冲或连续激光转换为脉冲宽度为皮秒甚至飞秒量级的超快激光，并输出超高的峰值功率。这一优势使得脉冲光纤激光器受到研究者们的广泛关注，并被视为最有潜力的激光光源之一。
[0003]目前，能够将连续光纤激光器转换为脉冲光纤激光器的技术主要有调Q技术和锁膜技术。其中，通过调Q技术一般可以获得脉宽为纳秒或微秒级别的脉冲光纤激光器，这种激光器的脉冲能量高，被广泛应用于工业上的激光打标、激光清洗和激光喷丸等领域；相比于调Q技术，锁膜技术则可以获得皮秒甚至飞秒量级的脉冲光纤激光器，这种激光器脉宽极窄，峰值功率高，可应用于医学手术、光谱学、超精密加工和精密测距等领域。而获得脉冲激光的重要方法是被动调Q及锁膜，其中以可饱和吸收体(SAs)作为光学调制器件获得脉冲激光输出的研究及应用最为广泛。其基本原理是在光路中加入饱和吸收体，光源通过饱和吸收体之后，边翼部分的损耗大于中央部分，从而导致光脉冲变窄，产生超窄脉冲激光。当前，半导体可饱和吸收镜(SESAM)是比较成熟的商用可饱和吸收体，其最大的优点是性能稳定，但也存在诸多缺点，比如制备过程复杂、价格昂贵、工作波长窄、损伤阈值低等。因此，探索可作为可饱和吸收体的新材料是今后的研究热点和重点。
[0004]二维材料【石墨烯、碳纳米管(CNT)、黑鳞(BP)、过渡金属硫族化和物(TMDs)、拓扑绝缘体(TIs)、MXenes等】因具有独特的二维电子特性而受到广泛的关注。其中，MXenes以其广泛的光吸收特性和可调谐的电子结构在非线性光学中展现出极强的潜力，并有望取代商用可饱和吸收镜(SESAM)。Ti3C2T
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是2011年首次合成的一种MXenes，其自首次合成以来便持续受到广泛的研究和关注，有研究利用D型光纤首次验证了Ti3C2T
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的可饱和吸收特性，在1550nm平台与1064nm脉冲光纤激光器中分别得到了脉冲宽度为159fs和480ps的锁膜激光输出。但Ti3C2T
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在含氧环境下不稳定并极易转变为TiO2，从而导致其可饱和吸收特性丧失。这一缺陷使其推广应用受到了制约。因此，为解决上述缺陷，开发出一种能在大气环境下稳定的Ti3C2T
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可饱和吸收体显得颇为重要。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的首要目的是提供一种Ti3C2T
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量子点可饱和吸收体薄膜的制备方法及其在脉冲光纤激光器中的应用。
[0006]本专利技术的第二个目的是提供采用上述的一种Ti3C2T
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量子点可饱和吸收体薄膜的
制备方法制备得到的Ti3C2T
x
量子点可饱和吸收体薄膜。
[0007]本专利技术的第三个目的是提供上述的Ti3C2T
x
量子点可饱和吸收体薄膜在脉冲光纤激光器中的应用。
[0008]本专利技术的上述第一个目的是通过以下技术方案来实现的：
[0009]一种Ti3C2T
x
量子点可饱和吸收体薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0010]S1、将LiF与盐酸混合后加入Ti3AlC2粉末，并在适当温度下进行搅拌反应；
[0011]S2、反应结束后倒掉上清液，并反复洗涤至倒出上清液的pH≥6，然后加水涡流振荡及反复离心，收集上清液后经干燥得到Ti3C2T
x
粉末；
[0012]S3、将Ti3C2T
x
粉末分散于乙醇中制成Ti3C2T
x
乙醇分散液，然后加水及PVA水溶液形成Ti3C2T
x
量子点可饱和吸收体分散液，最后经干燥制得Ti3C2T
x
量子点可饱和吸收体薄膜。
[0013]优选地，步骤S1中，盐酸的浓度为6
‑
9M，所述LiF与盐酸的料液比为(2.5
‑
10)g：100mL。
[0014]优选地，步骤S1中，所述Ti3AlC2与盐酸的料液比为(3.5
‑
12.5)g：100mL。
[0015]优选地，步骤S1中，反应的温度为30
‑
40℃，搅拌时间为24
‑
36h，转速为350
‑
450rpm。
[0016]优选地，步骤S2中，所述反复洗涤为依次用稀盐酸和水反复离心洗涤，所述稀盐酸的浓度为1
‑
3M，离心洗涤的次数为5～7次，离心转速为3000
‑
4000rpm，每次离心洗涤的时间为10
‑
30min。
[0017]优选地，步骤S2中，涡流振荡的时间为1
‑
3h，离心的次数为3～5次，离心的转速为3000
‑
4000rpm，每次离心的时间为0.5
‑
1h。
[0018]优选地，步骤S2中，所述干燥为冷冻干燥，温度为
‑
30～
‑
20℃，时间为24
‑
96h。
[0019]优选地，步骤S3中，所述Ti3C2T
x
粉末与乙醇的料液比为：(3
‑
10mg):(500
‑
1000)mL。
[0020]优选地，步骤S3中，将Ti3C2T
x
粉末分散于乙醇中需要进行超声处理，所述超声为探针超声，超声的环境为冰水浴，超声的时间为1
‑
3h。
[0021]优选地，步骤S3中，所述PVA水溶液的浓度为3
‑
5％wt，所述Ti3C2T
x
乙醇分散液与水及PVA水溶液的体积比为1:1:(1
‑
3)。
[0022]优选地，步骤S3中，干燥的温度为40～80℃，时间为20
‑
60h。
[0023]本专利技术的上述第二个目的是通过以下技术方案来实现的：
[0024]采用上述的一种Ti3C2T
x
量子点可饱和吸收体薄膜的制备方法制备得到的Ti3C2T
x
量子点可饱和吸收体薄膜(也称为Ti3C2T
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量子点
‑
PVA可饱和吸收体薄膜)。
[0025]本专利技术制备得到的Ti3C2T
x
量子点
‑
PVA可饱和吸收体薄膜具有良好的可饱和吸收特性，加入光路内无需其它操作即能产生调Q及锁膜信号，在获得稳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ti3C2T
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量子点可饱和吸收体薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将LiF与盐酸混合后加入Ti3AlC2粉末，并在适当温度下进行搅拌反应；S2、反应结束后倒掉上清液，并反复洗涤至倒出上清液的pH≥6，然后加水涡流振荡及反复离心，收集上清液后经干燥得到Ti3C2T
x
粉末；S3、将Ti3C2T
x
粉末分散于乙醇中制成Ti3C2T
x
乙醇分散液，然后加水及PVA水溶液形成Ti3C2T
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量子点可饱和吸收体分散液，最后经干燥制得Ti3C2T
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量子点可饱和吸收体薄膜。2.根据权利要求1所述的一种Ti3C2T
x
量子点可饱和吸收体薄膜的制备方法，其特征在于，步骤S1中，盐酸的浓度为6
‑
9M，所述LiF与盐酸的料液比为(2.5
‑
10)g：100mL。3.根据权利要求1所述的一种Ti3C2T
x
量子点可饱和吸收体薄膜的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述Ti3AlC2与盐酸的料液比为(3.5
‑
12.5)g：100mL。4.根据权利要求1所述的一种Ti3C2T
x
量子点可饱和吸收体薄膜的制备方法，其特征在于，步骤S1中，反应的温度为30
‑
40℃，搅拌时间为24
‑
36h，转速为350
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450rpm。5.根据权利要求1所述的一种Ti3C2T
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量子点可饱和吸收体薄膜的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述Ti3C2T
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粉末与乙醇的料液比为：(3
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10mg):(500
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1000)mL。6.根据权利要求1所述的一种Ti3C2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈珊珊，刘建锋，招瑜，陶丽丽，冯星，范东翔，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：