一种基于氮化钽量子点的可饱和吸收体及制备方法和锁模光纤激光器技术

本申请属于可饱和吸收体领域，尤其涉及一种基于氮化钽量子点的可饱和吸收体及制备方法和锁模光纤激光器；本申请提供的基于氮化钽量子点的可饱和吸收体中氮化钽量子点作为拓扑半金属，光学性能和饱和强度优异，当激光经过可饱和吸收体上的氮化钽量子点时，能够使得激光较快达到饱和状态，能够输出重复频率的超快激光，激光锁模信号稳定；从而解决现有技术中基于二维材料的可饱和吸收体性能较低的技术问题。术问题。术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于氮化钽量子点的可饱和吸收体及制备方法和锁模光纤激光器


[0001]本申请属于可饱和吸收体领域，尤其涉及一种基于氮化钽量子点的可饱和吸收体及制备方法和锁模光纤激光器。

技术介绍

[0002]可饱和吸收体是光纤激光器是产生激光脉冲的关键器件之一，目前的可饱和吸收体包括非线性环形镜、非线性偏振演化等人工可饱和吸收体和半导体可饱和吸收镜、低维材料等非人工的“真实”可饱和吸收体。
[0003]可饱和吸收体中的半导体可饱和吸收镜的制备难度和成本问题限制了其在光纤激光器领域的广泛应用，而低维材料因其光电特性被广泛应用于光纤激光器中；然而目前可饱和吸收体二维材料性能不高，例如石墨烯光吸收系数和调制深度较小、黑磷在常温下的稳定性较低以及过渡金属硫化物的间接带隙不利于内部光子跃迁等缺陷，基于石墨烯等二维材料的可饱和吸收体性能较低。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请提供了一种基于氮化钽量子点的可饱和吸收体及制备方法和锁模光纤激光器，用于解决现有技术中基于二维材料的可饱和吸收体性能较低的技术问题。
[0005]本申请第一方面提供了一种基于氮化钽量子点的可饱和吸收体，包括氮化钽量子点和锥形光纤；
[0006]所述锥形光纤负载所述氮化钽量子点。
[0007]优选的，所述氮化钽量子点的粒径为1～5nm。
[0008]本申请第二方面提供了基于氮化钽量子点的可饱和吸收体的制备方法包括步骤：将氮化钽量子点溶液滴加在锥形光纤上，沉积后得到基于氮化钽量子点的可饱和吸收体。
[0009]优选的，所述将氮化钽量子点溶液滴加在锥形光纤上，沉积后得到基于氮化钽量子点的可饱和吸收体具体包括：
[0010]步骤S1、将锥形光纤置于恒温加热台预热，得到预热的锥形光纤；
[0011]步骤S2、将氮化钽量子点溶液滴在锥形光纤的锥形区，在锥形光纤的另一端通入1550nm的连续波激光，在倏逝场的光梯度力作用下氮化钽量子点包围锥形光纤的锥形区，得到基于氮化钽量子点的可饱和吸收体。
[0012]需要说明的是，为确保沉积效果，应滴入远多于满足锥区沉积要求的分散液，从功率计中监测到光功率随着沉积过程不断进行而降低，过量滴入分散液后经短暂等待，发现光功率基本保持不变，表明拉锥光纤已沉积足够的氮化钽量子点材料，不宜再滴入分散液，因此滴入操作需要根据分散液中量子点浓度，调整0.2～2ml之间合适的分散液体积进行。
[0013]优选的，步骤S1中，所述恒温加热台的加热温度为60℃。
[0014]优选的，步骤S2中，所述连续波激光的功率为10～30mW。
[0015]需要说明的是，恒温加热台的加热温度的设置有利于挥发溶剂，拉锥光纤沉积过程中入射光光功率会对最终沉积效果产生一定影响，当输入功率在10mW以下时，输出功率基本不变表明沉积未进行；光沉积功率越大则材料沉积量越多，可饱和吸收体的调制深度也越大；当入射光功率超过30mW左右时，可能由于功率过大导致材料沉积过多超出拉锥光纤承受阈值，透光率极具降低，出射光功率陡降至以纳瓦计。因此沉积操作需要根据氮化钽量子点浓度，调整10～30mW之间合适的连续波激光功率进行。
[0016]优选的，所述氮化钽量子点的制备方法包括步骤：
[0017]步骤S12、将氮化钽和有机溶剂混合后超声，静置得到氮化钽的有机溶液；
[0018]步骤S22、取氮化钽的有机溶液的上层溶液与有机溶剂混合后离心，弃掉上层溶液得到氮化钽量子点。
[0019]优选地，步骤S12中，所述氮化钽和有机溶剂的质量体积比为1～10g：10～100mL。
[0020]优选的，步骤S12和步骤S22中，所述有机溶剂选自乙醇。
[0021]优选的，步骤S12中，所述超声的功率为300～500W，时间为4～8h。
[0022]优选的，步骤S12中，所述静置的时间为6～18h。
[0023]优选的，步骤S22中，所述离心的转速为8000～12000rpm，时间为1～20min。
[0024]本申请第三方面提供了一种锁模光纤激光器，包括激光泵浦源、波分复用器、掺铒增益光纤、偏振无关隔离器、偏振控制器、输出耦合器、基于氮化钽量子点的可饱和吸收体以及单模光纤；
[0025]所述波分复用器包括第一输入端和第二输入端；
[0026]所述激光泵浦源、波分复用器的第一输入端、掺铒增益光纤、偏振无关隔离器、偏振控制器、输出耦合器、基于氮化钽量子点的可饱和吸收体以及单模光纤、波分复用器的第二输入端依次连接构成环形激光谐振腔。
[0027]综上所述，本申请提供了一种基于氮化钽量子点的可饱和吸收体及制备方法和锁模光纤激光器，可饱和吸收体通过液相剥离制备的氮化钽量子点溶液滴加沉积到锥形光纤上制备得到，可饱和吸收体中氮化钽量子点作为拓扑半金属，具有拓扑特性的体态能带在费米面附近交叉，形成无能隙电子态的材料，是光学性能和饱和强度优异的可饱和吸收体材料，当激光经过可饱和吸收体上的氮化钽量子点时，能够使得激光较快达到饱和状态，能够输出重复频率的超快激光，激光锁模信号稳定；从而解决现有技术中基于二维材料的可饱和吸收体性能较低的技术问题。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为本申请实施例2所述制备方法制备得到的氮化钽量子点的原子结构图；
[0030]图2为本申请实施例2所述制备方法制备得到的氮化钽量子点的X射线衍射图；
[0031]图3为本申请实施例2所述制备方法制备得到的氮化钽量子点的拉曼光谱图；
[0032]图4为本申请实施例2所述制备方法制备得到的氮化钽量子点的透射电子显微镜
图；
[0033]图5为本申请实施例2所述制备方法制备得到的氮化钽量子点的原子力显微镜图；
[0034]图6为图5所示原子力显微镜图像中量子点的高度图；
[0035]图7为本申请实施例2所述制备方法制备得到的氮化钽量子点的光学特性测试图；
[0036]图8为本申请实施例3所述锁模光纤激光器结构示意图；
[0037]图9为本申请实施例3所述锁模光纤激光器的脉冲序列图；
[0038]图10为本申请实施例3所述锁模光纤激光器的宽带频谱图；
[0039]图11为本申请实施例3所述锁模光纤激光器的基频图；
[0040]图12为本申请实施例3所述锁模光纤激光器的光谱图；
[0041]图13为本申请实施例3所述锁模光纤激光器光谱随时间变化图；
[0042]图14为本申请实施例3所述锁模光纤激光器的光路输出功率与泵浦功率关系图；
[0043]图15为本申请实施例3所述锁模光纤激光器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于氮化钽量子点的可饱和吸收体，其特征在于，包括氮化钽量子点和锥形光纤；所述锥形光纤负载所述氮化钽量子点。2.根据权利要求1所述的一种基于氮化钽量子点的可饱和吸收体，其特征在于，所述氮化钽量子点的粒径为1～5nm。3.权利要求1
‑
2任一项所述的一种基于氮化钽量子点的可饱和吸收体的制备方法，其特征在于，包括步骤：将氮化钽量子点溶液滴加在锥形光纤上，沉积后得到基于氮化钽量子点的可饱和吸收体。4.根据权利要求3所述的一种基于氮化钽量子点的可饱和吸收体的制备方法，其特征在于，所述将氮化钽量子点溶液滴加在锥形光纤上，沉积后得到基于氮化钽量子点的可饱和吸收体具体包括：步骤S1、将锥形光纤置于恒温加热台预热，得到预热的锥形光纤；步骤S2、将氮化钽量子点溶液滴在锥形光纤的锥形区，在锥形光纤的另一端通入1550nm的连续波激光，在倏逝场的光梯度力作用下氮化钽量子点包围锥形光纤的锥形区，得到基于氮化钽量子点的可饱和吸收体。5.根据权利要求4所述的一种基于氮化钽量子点的可饱和吸收体的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述恒温加热台的加热温度为60℃；步骤S2中，所述连续波激光的功率为10～30mW。6.根据权利要求3所述的一种基于氮化钽量子点的可饱和吸收体的制备方法，其特征在于，所述氮化钽量子点的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙慧，黄铭涛，董华锋，张欣，吴福根，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：