一种基于CVD-硒化铋可饱和吸收体的亮暗孤子锁模激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于CVD

【技术实现步骤摘要】
一种基于CVD
‑
硒化铋可饱和吸收体的亮暗孤子锁模激光器


[0001]本专利技术涉及激光
，具体为一种基于CVD
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硒化铋可饱和吸收体的亮暗孤子锁模激光器。

技术介绍

[0002]锁模光纤激光器在光通信、光传感、材料加工、生物医学诊断和光谱学等领域得到了广泛应用。由于可饱和吸收体(SA)的光透过率具有随着激光腔中光强度的增加而增加的特性，通常被用来获得锁模操作。近年来，由于具有强烈的非线性光学特性、宽光谱吸收、超快响应时间和易于全光纤集成等特点，石墨烯和其他二维(2D)材料(例如拓扑绝缘体(TIs)、过渡金属二硫属化物(TMDs)、黑磷(BP)等)成为制备SA的首选。随着对锁模光纤激光器需求的不断增长，二维材料制成的高性能SA引起了越来越多的关注。
[0003]最近，一类被称为拓扑绝缘体(TI)的材料，例如硒化铋(Bi2Se3)、碲化铋(Bi2Te3)和碲化锑(Sb2Te3)已被证明是用于制造Yb、Er和Tm掺杂锁模光纤激光器中SA的出色二维材料。其中，Bi2Se3以其低饱和强度、超快恢复时间、大调制深度和高损伤阈值等特性而突出。迄今为止，Bi2Se3可饱和吸收体多是由多元醇法和液相剥离(LPE)法制备，但这两种方法所得的Bi2Se3纳米片结晶质量不够优良，粒径小。为了解决这个问题，应引入合适的方法来制备Bi2Se3纳米片，以求在光纤激光器中获得高质量的脉冲输出。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于CVD
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硒化铋可饱和吸收体的亮暗孤子锁模激光器，解决了
技术介绍
中提到的问题。
[0005]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种基于CVD
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硒化铋可饱和吸收体的亮暗孤子锁模激光器，包括泵浦源一、泵浦源二和光纤谐振腔，且光纤谐振腔由波分复用器一、掺铒光纤、波分复用器二、偏振控制器一、100m单模光纤、可饱和吸收体、偏振无关隔离器、偏振控制器二和输出耦合器依次首尾连接而成。
[0006]如上述的基于CVD
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硒化铋可饱和吸收体的亮暗孤子锁模激光器，其中，
[0007]优选的是，所述泵浦源一、泵浦源二为半导体激光器，且泵浦源一、泵浦源二的中心波长分别为974nm和976nm。
[0008]优选的是，所述波分复用器一、波分复用器二的工作波长是980/1550nm、尾纤为普通单模光纤。
[0009]优选的是，所述掺铒光纤型号为Er
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8/125，长度为0.62m。
[0010]优选的是，所述偏振控制器采用三片线圈旋转式。
[0011]优选的是，所述输出耦合器采用了60:40的耦合比。
[0012]对于上述的基于CVD
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硒化铋可饱和吸收体的亮暗孤子锁模激光器中可饱和吸收体的方法，优选的是，具体的步骤为：
[0013]步骤1：在超声波清洗机中通过丙酮、乙醇和去离子水的混合溶液清洗SiO2衬底，
将衬底放置在管式炉内距离Se粉末15cm的下游区域处。在SiO2衬底上沉积一层Se层作为种子层，以在Se周围产生成核点，并迫使Bi2Se3片横向生长。设置升温速率为10℃/min，Ar气流量为50sccm，在200℃的目标温度和2Pa的基础压力下将Se粉沉积20分钟；
[0014]步骤2：Bi2Se3粉末位于温度接近预设温度(550℃)的热中心区域附近。Se/SiO2衬底放置在下游区域(距离Bi2Se3粉末15cm)。石英管用Ar气吹扫，然后原材料由气流量为50sccm的Ar气携带，沉积在基板上。为了避免Se/SiO2基板中的Se挥发并确保Bi2Se3片可以均匀地沉积，在升温过程中从炉子中取出包含原材料和衬底的石英管的一部分。以10℃/min的升温速率将温度升至550℃。将装有原材料和衬底的石英管部分移到炉子中央，同时将炉子加热到预设温度550℃。当温度稳定后，Bi2Se3片开始生长20分钟。最后，石英管在Ar气中自然冷却到环境温度；
[0015]步骤3：将热解胶带面向Bi2Se3/SiO2，并用手指(或其他东西)按压以粘合到材料上。随后，将带有几层Bi2Se3片的胶带从基材上剥离并粘贴在光纤头上。加热平台用于从热解带上释放材料。当平台温度升至120℃时，将光纤套圈/胶带移到平台上并保持约5分钟，直到胶带与光纤头分离，最终，Bi2Se3片被成功转移到光纤头上。
[0016]本专利技术与现有技术相比具备以下有益效果：在锁模掺铒光纤激光器中使用这种CVD
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Bi2Se3可饱和吸收体，可以轻松实现82.6mW/48.3nJ亮脉冲和81.2mW/47.5nJ亮暗孤子对脉冲输出。据我们所知，82.6mW是基于TISA的锁模掺铒光纤激光器平均输出功率的最大值。结果表明，具有大调制深度、三阶非线性和高激光损伤阈值的CVD
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Bi2Se3可以作为一种优良的SA材料，以提高锁模光纤激光器的输出能量性能。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的一种基于CVD
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硒化铋可饱和吸收体的亮暗孤子锁模激光器的结构示意图；
[0018]图2为本专利技术激光器的光谱图；
[0019]图3为本专利技术激光器的单脉冲轨迹图；
[0020]图4为本专利技术激光器的射频频谱图；
[0021]图5为本专利技术激光器的平均输出功率、单脉冲能量与泵浦功率的关系图。
[0022]图中：1、泵浦源一；2、泵浦源二；3、波分复用器二；4、波分复用器一；5、掺铒光纤；6、偏振控制器一；10、偏振控制器二；7、100m单模光纤；8、可饱和吸收体；9、偏振无关隔离器；11、输出耦合器。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]请参阅图1
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5，本专利技术提供一种技术方案：一种基于CVD
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硒化铋可饱和吸收体的亮暗孤子锁模激光器，包括泵浦源一、泵浦源二和光纤谐振腔，且光纤谐振腔由波分复用器一、掺铒光纤、波分复用器二、偏振控制器一、100m单模光纤、可饱和吸收体、偏振无关隔离
器、偏振控制器二和输出耦合器依次首尾连接而成。
[0025]泵浦源一1、泵浦源二2为半导体激光器，且泵浦源一1、泵浦源二2的中心波长分别为974nm和976nm，分别通过980/1550nm的波分复用器二3、波分复用器一4耦合进入光纤谐振腔。
[0026]波分复用器一4、波分复用器二3的工作波长是980/1550nm、尾纤为普通单模光纤。
[0027]掺铒光纤3型号为Er
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于CVD
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硒化铋可饱和吸收体的亮暗孤子锁模激光器，其特征在于：包括泵浦源一(1)、泵浦源二(2)和光纤谐振腔，且光纤谐振腔由波分复用器一(4)、掺铒光纤(5)、波分复用器二(3)、偏振控制器一(6)、偏振控制器二(10)、100m单模光纤(7)、可饱和吸收体(8)、偏振无关隔离器(9)和输出耦合器(11)依次首尾连接而成。2.根据权利要求1所述一种基于CVD
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硒化铋可饱和吸收体的亮暗孤子锁模激光器，其特征在于：所述泵浦源一(1)、泵浦源二(2)为半导体激光器，且泵浦源一(1)的中心波长为974nm，泵浦源二(2)的中心波长为976nm。3.根据权利要求1所述一种基于CVD
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硒化铋可饱和吸收体的亮暗孤子锁模激光器，其特征在于：所述波分复用器一(4)、波分复用器二(3)的工作波长是980/1550nm、尾纤为普通单模光纤。4.根据权利要求1所述一种基于CVD
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硒化铋可饱和吸收体的亮暗孤子锁模激光器，其特征在于：所述掺铒光纤(5)型号为Er
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8/125、长度为0.62m。5.根据权利要求1所述一种基于CVD
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硒化铋可饱和吸收体的亮暗孤子锁模激光器，其特征在于：所述输出耦合器(11)采用了60:40的耦合比。6.一种制备如权利要求1所述的一种基于CVD
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硒化铋可饱和吸收体的亮暗孤子锁模激光器中可饱和吸收体的方法。7.根据权利要求6所述一种制备如权利要求1所述的一种基于CVD
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硒化铋可饱和吸收体的亮暗孤子锁模激光器中可饱和吸收体的方法，其特征在于：步骤1：在超声波清洗...

【专利技术属性】
技术研发人员：张华年，张晗，孙硕，尚新新，孙新，
申请(专利权)人：台州同合激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：