CN103401133B - 一种基于等离激元轴向振动模的可饱和吸收体 - Google Patents
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Abstract
一种基于等离激元轴向振动模的可饱和吸收体，属于脉冲激光技术领域，具体涉及一种由金纳米棒和成膜剂组成的可用于锁模光纤激光器的新型可饱和吸收体。是将金纳米棒水分散液与成膜剂水溶液按金纳米棒与成膜剂摩尔比8～133：1的比例混合，超声分散2～5h；最后将混合溶液旋涂于平整的硅片表面，在真空密闭容器中自然干燥直至成膜，从而制备得到基于金纳米棒的可饱和吸收体。利用金纳米棒特有的纵向表面等离子共振吸收特性实现近红外波段脉冲激光输出。本发明拓展了可饱和吸收体的种类，可广泛用于可见—近红外光波段激光器的锁模。
Description
技术领域
本发明属于超短脉冲激光技术领域，具体涉及一种由成膜剂材料和金纳米棒组成的基于等离激元轴向振动模的可用于光纤激光器锁模的可饱和吸收体。
背景技术
脉冲激光技术是激光发明以后发展起来的一门新兴的学科分支。它不仅具有超高的峰值功率，而且具有超短的脉冲宽度，所以其在工业加工、通信、医学、光信息处理、基础研究、军事等领域有着广阔的应用前景。脉冲激光器经历了从染料激光器到固体激光器的发展，开辟了科学和工业应用的新时代。但其价格昂贵、体积庞大、对环境的稳定性差等缺陷阻碍了脉冲激光的应用。因此探索新的机理，新的材料，研制新一代的脉冲激光成为世界范围内的热门研究课题。
与传统固体激光器相比，光纤激光器具有效率高、光束质量好、成本低廉、体积小巧、便于集成及稳定性好等优点。调Q和锁模技术是产生脉冲激光的两种主要途径。以锁模激光技术为例，锁模激光器一般分为主动锁模激光器和被动锁模激光器。但是，主动锁模激光器容易受到外界环境(如温度变化、机械振动)、超模噪声、谐振腔内偏振态起伏等因素的影响，导致脉宽展宽、频率失谐和脉冲抖动。而被动锁模激光器对激光腔内部的色散和非线性效应依赖极强，存在输出脉冲的幅值、脉冲宽度、重复频率不稳定的情况，且输出光谱存在明显的边带，这些都是目前锁模激光器中存在的一些缺点。因此，进一步研究和提高锁模激光器的性能有着非常重要的学术意义和实际应用意义。
与主动锁激光器相比，被动锁模激光器由于具有更简单、更紧凑的结构，更加受到人们的关注。被动锁模通常利用可饱和效应实现，比较常用的是半导体材料的可饱和吸收体，但是它会引入反射镜，增加了激光器的复杂性，而且不能实现全光纤结构。最近，研究者们把主要的精力都投入到了单臂碳纳米管和石墨烯制作的用于被动锁模的可饱和吸收体，它们的主要优点在于易于与光纤激光器集成，较高的非线性系数，较低的饱和吸收能，较快的恢复时间，和较简单的制备过程。但是目前它们还有许多优化工作需要做（较高的可饱和吸收强度，较低的损伤阈值）。金纳米棒同样也具有较高的非线性系数、较快的恢复时间、制作简单、易于与光纤集成以及其特殊的吸收光谱特性，它具有成为新型可饱和吸收体的潜力。
有报道球形的金纳米粒子可以用于实现调Q的脉冲激光输出，但是球形金纳米粒子由于结构上的高度对称性，等离激元振动也是各向同性的，表现为单一的表面等离激元共振吸收峰，且其等离激元共振峰的位置局限在510-530nm波长范围。通过调节球形金纳米粒子的团聚可以使其吸收峰展宽，但是球形金纳米粒子的这种团聚很难控制。与球形的金纳米粒子相比，棒状的金纳米粒子由于结构的各相异性，导致各个方向上电子的极化程度不同，振动模式不同，由此产生了两个表面等离激元体共振模式。随着长径比的增加，两个表面等离激元体共振吸收峰的频率（或波长）分离也增加。高频率（短波长）共振峰由垂直于棒轴向的电子共振产生，称之为横向表面等离激元共振吸收峰，位于510-530nm范围；另一个在较大波长范围内移动的共振峰由沿着纳米棒轴向的电子共振产生，称为纵向等离激元共振吸收峰。随着长径比的变化，横向表面等离激元共振吸收峰位置变化较小，而轴向表面等离激元共振峰的位置可以在可见-近红外较宽波段内移动。
寻找一种具有可饱和吸收性质的材料是实现新型锁模光纤激光器的理想方案之一。金纳米棒与成膜剂材料结合可形成用于锁模光纤激光器的可饱和吸收体，恰好可以满足这种要求。锁模光纤激光器在材料制备，光纤传感，医学，军事以及基础研究领域具有重要的潜在应用，因此我们的发明具有较高的实用价值。
发明内容
单臂碳纳米管和石墨烯是实现全光纤被动锁模光纤激光器可饱和吸收体的两种主要材料。为了拓展可饱和吸收体的种类，本发明的目的是制备一种基于等离激元轴向振动模的可用于光纤激光器锁模的可饱和吸收体，可饱和吸收体由金纳米棒和成膜剂材料组成，可用于环形腔或线型腔锁模光纤激光器。
本发明的原理是利用金纳米棒的特殊吸收光谱特性，即其吸收峰位置（等离激元共振峰）由长径比大小决定，通过调节长径比大小可以得到不同波段的吸收峰，实现可见—近红外光波段锁模脉冲激光输出。以1560nm波长处锁模激光为例，其锁模机制可描述如下：通过调节金纳米棒的长径比，使得吸收峰的位置位于1560nm附近。当光脉冲通过吸收体时，边缘部分损耗大于中央部分，结果光脉冲在通过吸收体的过程中被窄化。初始的激光脉冲由于具有大致等于荧光带宽的光谱含量，并且具有随机相位关系的激光纵模之间的干涉，导致激光脉冲光强度的起伏加剧。由于自然选模的作用，强弱脉冲的差别越来越大，最后大量的弱脉冲消失。同时由于激光谱线中心的振荡模增益大，因此光强增长的快，处于边缘的模式由于增益小而无法振荡，使频谱变窄，被放大后的信号起伏得到平滑和加宽。由于此时腔内光强己超过饱和光强，故可饱和吸收体的吸收变成了非线性，其结果是较强的脉冲使可饱和吸收体漂白，脉冲强度得到很快的增长，而大量的较小脉冲受到可饱和吸收体较大的吸收而被有效地抑制，从而使发射脉冲变窄，同时频谱得到加宽。
本发明所述的可饱和吸收体由金纳米棒和成膜剂组成。
本发明涉及的金纳米棒可以通过“晶种法”制备得到。首先，将10mL的十六烷基三甲基溴化铵（0.2M）、10mL的氯金酸溶液（0.5mM）和1mL新鲜的硼氢化钠（0.01mM）在烧杯中混合均匀并进行搅拌，搅拌两个小时后得到种子液。然后，将20mL的十六烷基三甲基溴化铵（0.15M）、12.5mL的5-溴水杨酸（0.2M）、1～2mL硝酸银水溶液（4mM）和35.2mL氯金酸水溶液（0.1mM）在烧瓶中混合均匀，接着加入1mL抗坏血酸（0.1mM），得到生长液。最后将0.5～1mL种子液加入到上述生长液中，并进行剧烈的搅拌，搅拌持续30～50分钟，反应溶液静止24～36小时后得到金纳米棒溶液。
将5mL上述的金纳米棒溶液放入离心试管中，以每分钟5000～10000转的速度离心20～30分钟；然后将上层溶液倒掉，并用去离子水重新分散沉淀，从而得到长径比为1.5～8.5:1的金纳米棒水分散液。
本发明所涉及的成膜剂为聚乙烯醇（PVA）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、羧甲基纤维素钠（NaCMC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、SU8聚合物或苯乙烯二甲基丙烯酸甲酯共聚物（SMMA）中的一种或几种。
可以通过混合、物理或化学掺杂的方法，使上述成膜剂与金纳米棒结合在一起，得到由金纳米棒和成膜剂组成的可饱和吸收体。
具体的，可以将金纳米棒水分散液与成膜剂水溶液按金纳米棒与成膜剂摩尔比8～130:1的比例混合，超声分散2～5小时；最后将混合溶液旋涂于平整的硅片表面，在真空密闭容器中自然干燥直至成膜，从而制备得到基于金纳米棒的可饱和吸收体。
本实验选取的是运行于1560nm和1060nm波段处的环形腔调锁模光纤激光器，当将制备的金纳米棒薄膜用于此激光器时，实现了稳定的锁模脉冲激光输出。
附图说明
图1：金纳米棒透射电镜照片及溶液照片；
如图所示，本发明实施例1、2、3制备的金纳米棒直径约为17nm，长度变化范围为42nm～144nm，金纳米棒溶液呈现褐红色。
图2：薄膜原子力显微镜照片；
如图所示，本发明实施例1制备的薄膜的起伏度为30nm左右，薄膜比较平滑，并且没有裂痕出现。
图3（1）：金纳米棒的吸收光谱及长径比分布；
如图所示，本发明实施例1、2、3制备的金纳米棒具有两个吸收峰。一个吸收峰位于532nm，主要是由于金纳米棒横向的表面等离激元共振吸收峰引起的。另一个吸收峰位于1455nm，主要是由于金纳米棒的轴向表面等离激元共振吸收峰引起的。覆盖800nm到1800nm宽的吸收峰主要是由于不同长径比的金纳米棒纵向表面等离激元共振吸收峰的叠加导致的。金纳米棒的长径比（如插图所示）分布为2.5～8.5:1（以5.5:1为最多），很好的证实了这一个特性。
图3（2）：金纳米棒的吸收光谱及长径比分布；
如图所示，本发明实施例4、5、6制备的金纳米棒具有两个吸收峰。一个吸收峰位于532nm，主要是由于金纳米棒横向的表面等离激元共振吸收峰引起的。另一个吸收峰位于1145nm，主要是由于金纳米棒的纵向表面等离激元共振吸收峰引起的。覆盖800nm到1600nm的宽的吸收峰主要是由于不同长径比金纳米棒纵向表面等离激元共振吸收峰的叠加导致的。金纳米棒的长径比（如插图所示）分布为1.5～5.5:1（以4.5:1为最多），很好的证实了这一个特性。
图4：本发明应用的环形腔锁模光纤激光器结构示意图；
如图所示，本发明实施例1、2、3所使用的环形腔锁模光纤激光器。其中部件1为980nm半导体激光器（上海飞秒光电）作为抽运光光源，部件2为980nm/1550nm波分复用器（上海瀚宇光纤通信技术有限公司），部件3为20cm长的铒掺杂的石英光纤（Thorlabs,ER-80-8/125）作为激光产生的增益介质，部件4为1550nm偏振无关光纤隔离器（上海瀚宇光纤通信技术有限公司）为了保证激光在激光腔内的单向运转，部件5为由金纳米棒薄膜制作的与光纤激光腔兼容的可饱和吸收体，部件6为1550nm的10dB光分路器（上海瀚宇光纤通信技术有限公司），分光比为1:9，用于将产生的脉冲光进行分路导出，部件7为脉冲光输出端，分别连接光谱仪和示波器，进行锁模光谱及锁模脉冲的测试。
980nm半导体激光器作为抽运光源，980nm的连续光通过980nm/1550nm波分复用器进入到20cm铒掺杂的石英光纤产生了1550nm的激光输出。由于铒掺杂的增益光纤产生的连续激光为双向运转，为了保证激光在激光腔内单向运转，加入1550nm偏振无关光纤隔离器。1550nm连续激光将沿着逆时针方向在激光腔内运转，连续激光通过金纳米棒可饱和吸收体后实现了脉冲激光输出，所得到的脉冲激光通过1550nm的10dB光分路器后，90%的部分在激光腔内运转，10%的部分通过与光纤输出端连接，分别连接光谱仪和示波器进行锁模光谱及锁模脉冲的测试。
如图所示，亦为本发明实施例4、5、6所使用的环形腔锁模光纤激光器。其中部件1为980nm半导体激光器（上海飞秒光电）作为抽运光光源，部件2为980nm/1060nm波分复用器（上海瀚宇光纤通信技术有限公司），部件3为20cm长的镱掺杂的石英光纤（Nufern,SM-YSF-HI）作为激光产生的增益介质，部件4为1060nm偏振无关光纤隔离器（上海瀚宇光纤通信技术有限公司）为了保证激光在激光腔内的单向运转，部件5为由金纳米棒薄膜制作的与光纤激光腔兼容的可饱和吸收体，部件6为1060nm的10dB光分路器（上海瀚宇光纤通信技术有限公司），用于将产生的脉冲光进行分路导出，部件7为脉冲光输出端，分别连接光谱仪和示波器，进行锁模光谱及锁模脉冲的测试。
980nm半导体激光器作为抽运光源，980nm的连续光通过980nm/1060nm波分复用器进入到20cm镱掺杂的石英光纤产生了1038.5nm的激光输出。由于铒掺杂的增益光纤产生的连续激光为双向运转，为了保证激光在激光腔内单向运转，加入1060nm偏振无关光纤隔离器。1038.5nm连续激光将沿着逆时针方向在激光腔内运转，连续激光通过金纳米棒可饱和吸收体后实现了脉冲激光输出，所得到的脉冲激光通过1060nm的10dB光分路器后，90%的部分在激光腔内运转，10%的部分通过与光纤输出端连接，分别连接光谱仪和示波器进行锁模光谱及锁模脉冲的测试。
图5（1）：金纳米棒与羧甲基纤维素钠混合制备的可饱和吸收体薄膜用于1560nm锁模激光器中的输出光谱；
如图所示，此光谱为孤子锁模的特征光谱，中心波长为1561nm，光谱宽度为1.8nm；
图5（2）：金纳米棒与羧甲基纤维素钠混合制备的可饱和吸收体薄膜用于1560nm锁模激光器中的脉冲串数据；
如图所示，此脉冲串为稳定的锁模脉冲串，相邻脉冲间隔32ns，重复频率为31.25MHz；
图6（1）：金纳米棒与聚乙烯醇混合制备的可饱和吸收体薄膜用于1560nm锁模激光器中的输出光谱；
如图所示，此光谱为孤子锁模的特征光谱，中心波长为1561.3nm，光谱宽度为1.2nm；
图6（2）：金纳米棒与聚乙烯醇混合制备的可饱和吸收体薄膜用于1560nm锁模激光器中的脉冲串数据；
如图所示，此脉冲串为稳定的锁模脉冲串，相邻脉冲间隔32ns，重复频率为31.25MHz；
图7（1）：金纳米棒与聚乙烯吡咯烷酮混合制备的可饱和吸收体薄膜用于1560nm锁模激光器中的输出光谱；
如图所示，此光谱为孤子锁模的特征光谱，中心波长为1560.8nm，光谱宽度为1.1nm；
图7（2）：金纳米棒与聚乙烯吡咯烷酮混合制备的可饱和吸收体薄膜用于1560nm锁模激光器中的脉冲串数据；
如图所示，此脉冲串为稳定的锁模脉冲串，相邻脉冲间隔32ns，重复频率为31.25MHz。
图8（1）：金纳米棒与羧甲基纤维素钠混合制备的可饱和吸收体薄膜用于1060nm锁模激光器中的输出光谱；
如图所示，此光谱为全正色散锁模的光谱，中心波长为1038.5nm，光谱宽度为0.4nm；
图8（2）：金纳米棒与羧甲基纤维素钠混合制备的可饱和吸收体薄膜用于1060nm锁模激光器中的脉冲串数据；
如图所示，此脉冲串为稳定的锁模脉冲串，相邻脉冲间隔28.6ns，重复频率为34.96MHz；
图9（1）：金纳米棒与聚乙烯醇混合制备的可饱和吸收体薄膜用于1060nm锁模激光器中的输出光谱；
如图所示，此光谱为全正色散锁模的光谱，中心波长为1038.5nm，光谱宽度为0.3nm；
图9（2）：金纳米棒与聚乙烯醇混合制备的可饱和吸收体薄膜用于1060nm锁模激光器中的脉冲串数据；
如图所示，此脉冲串为稳定的锁模脉冲串，相邻脉冲间隔28.6ns，重复频率为34.96MHz；
图10（1）：金纳米棒与聚乙烯吡咯烷酮混合制备的可饱和吸收体薄膜用于1060nm锁模激光器中的输出光谱；
如图所示，此光谱为全正色散锁模的光谱，中心波长为1038.5nm，光谱宽度为0.5nm；
图10（2）：金纳米棒与聚乙烯吡咯烷酮混合制备的可饱和吸收体薄膜用于1060nm锁模激光器中的脉冲串数据；
如图所示，此脉冲串为稳定的锁模脉冲串，相邻脉冲间隔28.6ns，重复频率为34.96MHz；
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的阐述，本发明的实施例中所选择的金纳米棒和成膜剂材料以及所用到的光纤激光器的运行波段，只是用来解释说明本发明的具体实施方式，而不是要以此对本发明进行限制。
实施例1：金纳米棒和羧甲基纤维素钠（NaCMC）混合的可饱和吸收体材料的制备及用于1560nm锁模激光输出
1、样品制备过程
金纳米棒的合成采用“晶种法”。首先，将10mL的十六烷基三甲基溴化铵（0.2M)、10mL的氯金酸溶液（0.5mM)和1mL新鲜的硼氢化钠（0.01mM)在烧杯中混合均匀并进行搅拌，搅拌两个小时后得到种子液。然后，将20ml的十六烷基三甲基溴化铵（0.15M）、12.5ml的5-溴水杨酸（0.2M)、2ml硝酸银水溶液（4mM)和35.2ml氯金酸溶液(0.1mM)在烧瓶中混合均匀，接着加入1mL抗坏血酸(0.1mM)，得到生长液。最后将0.5mL种子液加入到上述生长液中，并进行剧烈的搅拌，搅拌持续30分钟。反应溶液静止24小时后得到金纳米棒溶液，从得到的金纳米棒溶液中取5mL放入离心试管中，以每分钟5000转的速度离心20分钟。将上层溶液倒掉，并用去离子水重新分散沉淀，就可以得到长径比范围为2.5～8.5:1的金纳米棒水分散液。
然后将得到的金纳米棒水分散液与1.5wt%的羧甲基纤维素钠（NaCMC)水溶液按摩尔比130:1的比例混合，并进行超声分散2小时。将超声分散后的混合溶液旋涂于平整的硅片表面，在真空密闭容器中自然干燥直至成膜，从而制备得到基于金纳米棒的可饱和吸收体。
2、进行光纤激光器锁模测试，选取半导体激光器泵浦的运行于1560nm波段处的环形腔光纤激光器（如图4所示），将前面制备的薄膜放置于光纤联接头表面置于光纤激光器中，逐渐增加半导体激光器的泵浦功率，调节光纤激光器的偏振，实现锁模脉冲激光输出，实验结果如图5所示。
实施例2：金纳米棒和聚乙烯醇（PVA）混合的可饱和吸收体材料的制备及用于1560nm锁模激光输出
1、样品制备过程
金纳米棒的合成采用“晶种法”。首先，将10mL的十六烷基三甲基溴化铵（0.2M)、10mL的氯金酸溶液（0.5mM)和1mL新鲜的硼氢化钠（0.01mM)在烧杯中混合均匀并进行搅拌，搅拌两个小时后得到种子液。然后，将20ml的十六烷基三甲基溴化铵（0.15M）、12.5ml的5-溴水杨酸（0.2M）、2ml硝酸银水溶液（4mM）和35.2ml氯金酸溶液（0.1mM）在烧瓶中混合均匀，接着加入1mL抗坏血酸（0.1mM），这样生长液就制备成功了。最后将0.5mL种子液加入到生长液中，并进行剧烈的搅拌，搅拌持续30分钟。反应溶液静止24小时后得到金纳米棒溶液。从得到的金纳米棒溶液中取5mL放入离心试管中，以每分钟5000转的速度离心20分钟。将上层溶液倒掉，并用去离子水重新分散沉淀，就可以得到长径比范围为2.5～8.5:1的金纳米棒。
然后将得到的金纳米棒溶液与2wt%的聚乙烯醇（PVA）水溶液按摩尔比为8:1的比例混合，并进行超声分散2小时。将超声分散后的混合溶液旋涂于平整的硅片表面在真空密闭容器中自然干燥直至成膜，从而制备得到基于金纳米棒的可饱和吸收体。
2、进行光纤激光器锁模测试，测试过程同实施例1步骤2，实验结果如图6所示。
实施例3：金纳米棒和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）混合的可饱和吸收体材料的制备及用于1560nm锁模激光输出
1、样品制备过程
金纳米棒的合成采用“晶种法”。首先，将10mL的十六烷基三甲基溴化铵（0.2M）、10mL的氯金酸溶液（0.5mM）和1mL新鲜的硼氢化钠（0.01mM）在烧杯中混合均匀并进行搅拌，搅拌两个小时后得到种子液。然后，将20ml的十六烷基三甲基溴化铵（0.15M）、12.5ml的5-溴水杨酸（0.2M）、2ml硝酸银水溶液(4mM)和35.2ml氯金酸溶液(0.1mM)在烧瓶中混合均匀，接着加入1mL抗坏血酸(0.1mM)，这样生长液就制备成功了。最后将0.5mL种子液加入到生长液中，并进行剧烈的搅拌，搅拌持续30分钟。反应溶液静止24小时后得到金纳米棒溶液。从得到的金纳米棒溶液中取5mL放入离心试管中，以每分钟5000转的速度离心20分钟。将上层溶液倒掉，并用去离子水重新分散沉淀，就可以得到长径比范围为2.5～8.5:1的金纳米棒。
然后将得到的金纳米棒溶液与1wt%的聚乙烯醇（PVA）水溶液按摩尔比为35:1的比例混合，并进行超声分散2小时。将超声分散后的混合溶液旋涂于平整的硅片表面在真空密闭容器中自然干燥直至成膜，从而制备得到基于金纳米棒的可饱和吸收体。
2、进行光纤激光器锁模测试，测试过程同实施例1步骤2，实验结果如图7所示。
实施例4：金纳米棒和羧甲基纤维素钠（NaCMC）混合的可饱和吸收体材料的制备及用于1060nm锁模激光输出
2、样品制备过程
金纳米棒的合成采用“晶种法”。首先，将10mL的十六烷基三甲基溴化铵（0.2M）、10mL的氯金酸溶液（0.5mM）和1mL新鲜的硼氢化钠（0.01mM）在烧杯中混合均匀并进行搅拌，搅拌两个小时后得到种子液。然后，将20ml的十六烷基三甲基溴化铵（0.15M）、12.5ml的5-溴水杨酸（0.2M）、1ml硝酸银水溶液（4mM）和35.2ml氯金酸溶液（0.1mM）在烧瓶中混合均匀，接着加入1mL抗坏血酸（0.1mM），得到生长液。最后将1mL种子液加入到上述生长液中，并进行剧烈的搅拌，搅拌持续30分钟。反应溶液静止24小时后得到金纳米棒溶液，从得到的金纳米棒溶液中取5mL放入离心试管中，以每分钟5000转的速度离心20分钟。将上层溶液倒掉，并用去离子水重新分散沉淀，就可以得到长径比范围为1.5～5.5:1的金纳米棒。
然后将得到的金纳米棒溶液与1.5wt%的羧甲基纤维素钠（NaCMC)水溶液按摩尔比130:1的比例混合，并进行超声分散2小时。将超声分散后的混合溶液旋涂于平整的硅片表面，在真空密闭容器中自然干燥直至成膜，从而制备得到基于金纳米棒的可饱和吸收体。
2、进行光纤激光器锁模测试，选取半导体激光器泵浦的运行于1060nm波段处的环形腔光纤激光器（如图4所示），将前面制备的薄膜放置于光纤联接头表面置于光纤激光器中，逐渐增加半导体激光器的泵浦功率，调节光纤激光器的偏振，实现锁模脉冲激光输出，实验结果如图8所示。
实施例5：金纳米棒和聚乙烯醇（PVA）混合的可饱和吸收体材料的制备及用于1060nm锁模激光输出
1、样品制备过程
金纳米棒的合成采用“晶种法”。首先，将10mL的十六烷基三甲基溴化铵（0.2M）、10mL的氯金酸溶液（0.5mM）和1mL新鲜的硼氢化钠（0.01mM）在烧杯中混合均匀并进行搅拌，搅拌两个小时后得到种子液。然后，将20ml的十六烷基三甲基溴化铵（0.15M）、12.5ml的5-溴水杨酸（0.2M）、1ml硝酸银水溶液（4mM）和35.2ml氯金酸溶液（0.1mM）在烧瓶中混合均匀，接着加入1mL抗坏血酸（0.1mM），这样生长液就制备成功了。最后将1mL种子液加入到生长液中，并进行剧烈的搅拌，搅拌持续30分钟。反应溶液静止24小时后得到金纳米棒溶液。从得到的金纳米棒溶液中取5mL放入离心试管中，以每分钟5000转的速度离心20分钟。将上层溶液倒掉，并用去离子水重新分散沉淀，就可以得到长径比范围为1.5～5.5:1的金纳米棒。
然后将得到的金纳米棒溶液与2wt%的聚乙烯醇（PVA）水溶液按摩尔比为8:1的比例混合，并进行超声分散2小时。将超声分散后的混合溶液旋涂于平整的硅片表面在真空密闭容器中自然干燥直至成膜，从而制备得到基于金纳米棒的可饱和吸收体。
2、进行光纤激光器锁模测试，测试过程同实施例4步骤2，实验结果如图9所示。
实施例6：金纳米棒和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）混合的可饱和吸收体材料的制备及用于1060nm锁模激光输出
2、样品制备过程
金纳米棒的合成采用“晶种法”。首先，将10mL的十六烷基三甲基溴化铵（0.2M）、10mL的氯金酸溶液（0.5mM）和1mL新鲜的硼氢化钠（0.01mM）在烧杯中混合均匀并进行搅拌，搅拌两个小时后得到种子液。然后，将20ml的十六烷基三甲基溴化铵（0.15M）、12.5ml的5-溴水杨酸（0.2M）、1ml硝酸银水溶液（4mM）和35.2ml氯金酸溶液（0.1mM）在烧瓶中混合均匀，接着加入1mL抗坏血酸（0.1mM），这样生长液就制备成功了。最后将1mL种子液加入到生长液中，并进行剧烈的搅拌，搅拌持续30分钟。反应溶液静止24小时后得到金纳米棒溶液。从得到的金纳米棒溶液中取5mL放入离心试管中，以每分钟5000转的速度离心20分钟。将上层溶液倒掉，并用去离子水重新分散沉淀，就可以得到长径比范围为1.5～5.5:1的金纳米棒。
然后将得到的金纳米棒溶液与1wt%的聚乙烯醇（PVA）水溶液按摩尔比为35:1的比例混合，并进行超声分散2小时。将超声分散后的混合溶液旋涂于平整的硅片表面在真空密闭容器中自然干燥直至成膜，从而制备得到基于金纳米棒的可饱和吸收体。
2、进行光纤激光器锁模测试，测试过程同实施例4步骤2，实验结果如图10所示。
Claims (7)
1.一种基于等离激元轴向振动模的可饱和吸收体，其特征在于：该可饱和吸收体由金纳米棒和成膜剂组成，金纳米棒与成膜剂摩尔比8～133:1，金纳米棒的长径比为1.5～8.5:1。
2.如权利要求1所述的一种基于等离激元轴向振动模的可饱和吸收体，其特征在于：是通过混合、物理或化学掺杂的方法，使金纳米棒与成膜剂结合在一起，得到由金纳米棒和成膜剂组成的可饱和吸收体。
3.如权利要求2所述的一种基于等离激元轴向振动模的可饱和吸收体，其特征在于：是将金纳米棒水分散液与成膜剂水溶液按金纳米棒与成膜剂摩尔比8～133:1的比例混合，超声分散2～5h；最后将混合溶液旋涂于平整的硅片表面，在真空密闭容器中自然干燥直至成膜，从而制备得到基于金纳米棒的可饱和吸收体。
4.如权利要求3所述的一种基于等离激元轴向振动模的可饱和吸收体，其特征在于：首先将10mL 0.2M的十六烷基三甲基溴化铵、10mL 0.5mM的氯金酸溶液和1mL 0.01mM的硼氢化钠混合均匀，搅拌后得到种子液；然后将20mL0.15M的十六烷基三甲基溴化铵、12.5mL 0.2M的5-溴水杨酸、1～2mL 4mM硝酸银水溶液和35.2mL 0.1mM氯金酸水溶液中混合均匀，接着加入1mL0.1mM抗坏血酸，得到生长液；再将0.5～1mL种子液加入到上述生长液中，并进行剧烈的搅拌，搅拌持续30～50分钟，反应溶液静止24～36小时后得到金纳米棒溶液；最后将5mL上述的金纳米棒溶液放入离心试管中，以每分钟5000～10000转的速度离心20～30分钟；将上层溶液倒掉，并用去离子水重新分散沉淀，从而得到长径比为1.5～8.5:1的金纳米棒水分散液。
5.如权利要求1所述的一种基于等离激元轴向振动模的可饱和吸收体，其特征在于：成膜剂为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素钠、聚甲基丙烯酸甲酯、SU8聚合物或苯乙烯二甲基丙烯酸甲酯共聚物中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的一种基于等离激元轴向振动模的可饱和吸收体，其特征在于：用于环形腔或线型腔锁模光纤激光器。
7.如权利要求1所述的一种基于等离激元轴向振动模的可饱和吸收体，其特征在于：用于覆盖可见-近红外光波段的锁模光纤激光器。
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