基于管状和层状纳米材料混合的可饱和吸收体及其激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于管状和层状纳米材料混合的可饱和吸收体及其激光器，所述可饱和吸收体包括碳纳米管

【技术实现步骤摘要】
基于管状和层状纳米材料混合的可饱和吸收体及其激光器


[0001]本专利技术涉及可饱和吸收体及其应用，尤其涉及一种基于管状和层状纳米材料混合的可饱和吸收体及其激光器。

技术介绍

[0002]超快锁模光纤激光器因其在高速光通信、激光雷达、光频梳和非线性光学等领域的应用而受到广泛研究。迄今为止，用于实现超快锁模的操作主要有主动锁模技术和被动锁模技术。与主动锁模相比，被动锁模具有环境稳定性、免对准和无需调制器的紧凑设计等特性。被动锁模技术是直接产生皮秒量级以下，兆赫兹以上重复频率的超短脉冲的最有效方法。现有被动锁模技术有NPR(非线性偏振旋转)，NALM(非线性放大环形镜)，SA(可饱和吸收体)等。而NPR被动锁模的抗干扰能力差，锁模状态易受到外界扰动而无法稳定保持，失锁后无法及时恢复易损坏器件和设备；NALM(非线性放大环形镜)由于非线性相移在环中的积累不足，导致难以实现自锁模。
[0003]目前商业上应用最广泛的可饱和吸收体是半导体可饱和吸收镜，但其存在制造工艺复杂、成本较高以及不易于光纤集成化等缺点。同时，性能上还存在工作波长范围窄(<100nm)、输出能量较低、调制深度难以调控、光损伤阈值低等诸多问题。因此找到能克服半导体可饱和吸收镜缺点的可饱和吸收体材料成为了超短脉冲激光领域的急需解决的问题。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：为了解决现有技术所存在的技术问题，本专利技术旨在提供一种高性能且可批量制备、稳定性好和损伤阈值高的基于管状和层状纳米材料混合的可饱和吸收体，并且本专利技术还提供了该基于管状和层状纳米材料混合的可饱和吸收体的制备方法；此外，本专利技术还提供了包含上述基于管状和层状纳米材料混合的可饱和吸收体的宽带超快光纤激光器。
[0005]技术方案：本专利技术所述的基于管状和层状纳米材料混合的可饱和吸收体包括碳纳米管
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石墨烯
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二硫化钨/聚乙烯醇薄膜、两个光纤跳头和光纤套管，所述碳纳米管
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石墨烯
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二硫化钨/聚乙烯醇薄膜设于其中一个光纤跳头的端面上，中间连接在光纤套管，与另一个光纤跳头的端面组成为三明治结构。
[0006]进一步地，所述碳纳米管、石墨烯和二硫化钨的质量比为7:2:1.25。
[0007]本专利技术所述的基于管状和层状纳米材料混合的可饱和吸收体的制备方法包括以下步骤：
[0008](1)将碳纳米管和分散剂溶解于水中，超声处理得碳纳米管溶液；将石墨烯和分散剂溶解于水中，超声处理得石墨烯溶液；将二硫化钨溶解于溶剂中，超声处理得二硫化钨溶液；将上述碳纳米管溶液、石墨烯溶液和二硫化钨溶液混合，离心处理后得分层的混合溶液，取上层清液为碳纳米管
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石墨烯
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二硫化钨的混合溶液；
[0009](2)将聚乙烯醇水溶液加入到碳纳米管
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石墨烯
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二硫化钨的混合溶液中，搅拌混
合得到均匀的碳纳米管
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石墨烯
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二硫化钨/聚乙烯醇分散液；
[0010](3)将碳纳米管
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石墨烯
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二硫化钨/聚乙烯醇分散液旋涂后干燥并蒸发，得半透明的碳纳米管
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石墨烯
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二硫化钨/聚乙烯醇薄膜；
[0011](4)将碳纳米管
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石墨烯
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二硫化钨/聚乙烯醇薄膜切割为正方形片，将所得正方形片放在一个光纤跳头的端面上，中间连接在光纤套管，与另一光纤跳头端面组成一个三明治结构，即得可饱和吸收体。
[0012]进一步地，步骤(1)中，所述溶剂为水和乙醇的混合溶液，水和乙醇的体积比为6:4，所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠或脱氧胆酸钠；步骤(1)具体为：将8mg碳纳米管和120mg十二烷基苯磺酸钠溶解于25ml水中，超声处理得碳纳米管溶液；将8mg石墨烯和40mg脱氧胆酸钠溶解于25ml水中，超声处理得石墨烯溶液；将10mg二硫化钨溶解于10ml体积比为6:4的水和乙醇的混合溶液中，超声处理得二硫化钨溶液；将上述碳纳米管溶液、石墨烯溶液和二硫化钨溶液按体积比7:2:1混合，离心处理后得分层的混合溶液，去除超声后的残渣和大颗粒团聚，取上层清液为的碳纳米管
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石墨烯
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二硫化钨的混合溶液。
[0013]进一步地，所述超声处理的功率为400
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600W，超声时间为8
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10h；离心处理的速度为6000
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12000rpm，离心时间为30min。
[0014]进一步地，步骤(2)中，所述聚乙烯醇水溶液的质量分数为1
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3wt％；步骤(2)具体为：将质量分数为2％的聚乙烯醇水溶液加入到碳纳米管
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石墨烯
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二硫化钨的混合溶液中，体积比为1:1，搅拌混合后得到均匀的碳纳米管
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石墨烯
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二硫化钨/聚乙烯醇分散液。
[0015]进一步地，步骤(3)中，所述碳纳米管
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石墨烯
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二硫化钨/聚乙烯醇薄膜的厚度为0.1
±
0.05mm；所述蒸发的时间为12
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24h；步骤(4)中，所述正方形片的尺寸为1mm
×
1mm。
[0016]本专利技术所述的包含上述的可饱和吸收体的宽带超快光纤激光器包括：激光器包括泵浦源、三合一器件WTI、掺铒光纤EDF、基于管状和层状纳米材料混合的可饱和吸收体、色散补偿光纤DCF和单模光纤，所述三合一器件WTI由波分复用器、耦合器和隔离器组成。
[0017]进一步地，所述激光二极管泵浦源的中心波长为974nm；所述三合一器件WTI内的耦合器包含10％输出端和90％输出端，三合一器件WTI内Tap端和Signal端尾纤均为普通单模光纤SMF
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28e；所述激光器腔内单模光纤总长度为16.2m；所述掺铒光纤的型号为EDFL
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980
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HP，长度为5.6m；所述色散补偿光纤长度为2.3m。
[0018]进一步地，所述三合一器件WTI、掺铒光纤EDF、基于管状和层状纳米材料混合的可饱和吸收体、色散补偿光纤DCF、单模光纤依次相连构成宽带超快激光器的谐振腔；所述激光二极管泵浦源的泵浦激光由三合一器件WTI内波分复用器的980nm输入端耦合进入谐振腔，所述三合一器件WTI内10％输出用作数据的测量，剩余的90％继续在激光腔内运转。
[0019]进一步地，所述激光器能够实现稳定且具有3dB带宽为11.29nm的耗散孤子锁模，耗散孤子的中心波长为1563nm。
[0020]专利技术原理：SA(可饱和吸收体)用于锁模的原理是腔内激光纵模之间相位匹配与锁定，是谐振腔随机选择的结果，SA起到的作用是将有利于锁模的强度较高的模式保留在腔内，对强度较弱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于管状和层状纳米材料混合的可饱和吸收体，其特征在于，所述可饱和吸收体包括碳纳米管
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石墨烯
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二硫化钨/聚乙烯醇薄膜、两个光纤跳头和光纤套管，所述碳纳米管
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石墨烯
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二硫化钨/聚乙烯醇薄膜设于其中一个光纤跳头的端面上，中间连接在光纤套管，与另一个光纤跳头的端面组成为三明治结构。2.根据权利要求1所述的可饱和吸收体，其特征在于，所述碳纳米管、石墨烯和二硫化钨的质量比为7:2:1.25。3.一种权利要求1所述的基于管状和层状纳米材料混合的可饱和吸收体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将碳纳米管和分散剂溶解于水中，超声处理得碳纳米管分散液；将石墨烯和分散剂溶解于水中，超声处理得石墨烯分散液；将二硫化钨溶解于溶剂中，超声处理得二硫化钨分散液；将上述碳纳米管溶液、石墨烯溶液和二硫化钨溶液混合，离心处理后得分层的混合溶液，取上层清液为碳纳米管
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石墨烯
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二硫化钨的混合溶液；(2)将聚乙烯醇水溶液加入到碳纳米管
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石墨烯
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二硫化钨的混合溶液中，搅拌混合得到均匀的碳纳米管
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石墨烯
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二硫化钨/聚乙烯醇分散液；(3)将碳纳米管
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石墨烯
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二硫化钨/聚乙烯醇分散液旋涂后干燥并蒸发，得半透明的碳纳米管
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石墨烯
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二硫化钨/聚乙烯醇薄膜；(4)将碳纳米管
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石墨烯
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二硫化钨/聚乙烯醇薄膜切割为正方形片，将所得正方形片放在一个光纤跳头的端面上，中间连接在光纤套管，与另一光纤跳头端面组成一个三明治结构，即得可饱和吸收体。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述溶剂为水和乙醇的混合溶液，所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠或脱氧胆酸钠。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雪明，张天国，吴乾超，朱威，陈晨，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：