CN108493754A - 一种介孔碳球在制作可饱和吸收体中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种介孔碳球在制作可饱和吸收体中的应用，利用介孔碳球的可饱和吸收特性制备可饱和吸收体，应用于激光器中，这种可饱和吸收体是一种基于介孔碳球的可用于光纤激光器调Q或者锁模的可饱和吸收体，包括由介孔碳球和成膜剂结合在一起的可饱和吸收体以及基于介孔碳球涂覆拉锥光纤的可饱和吸收体；将这些可饱和吸收体置于光纤激光腔中，可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，可广泛应用于近红外光波段的脉冲激光器。

Description

一种介孔碳球在制作可饱和吸收体中的应用
技术领域
本发明属于超快激光技术领域，具体涉及一种介孔碳球在制作可饱和吸收体中的应用。
背景技术
超快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。超快激光具有窄脉宽、高峰值功率等特点，是对微观世界进行研究和揭示新的超快过程的重要手段，广泛应用于频谱检测、光通讯、激光微加工等领域。超快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超快激光器的应用。因此探索新的机理，新的材料，研制新一代的超快激光器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、结构简单、便于集成及稳定性好等优点。无论什么波长，产生超快脉冲激光大多数采用调Q和锁模技术，而商用超快光纤激光器多数采用被动调Q或者锁模技术，这就需要一个非线性光学元件—我们称之为可饱和吸收体。目前，常用的可饱和吸收体主要有非线性偏振旋转器件、半导体可饱和吸收镜、碳纳米管和石墨烯等，然而基于线性偏振旋转器件的脉冲激光器需要在腔内加入起偏器等器件，不容易实现全光纤结构且脉冲稳定性较差。尽管半导体可饱和吸收镜已经发展比较成熟，但制备工艺复杂，成本高，限制其在脉冲激光器的实际应用。近几年来，基于碳基材料的可饱和吸收体-碳纳米管和石墨烯，具有超快的响应时间，宽的吸收带宽，较大的三阶非线性系数，低廉的制备成本以及易于实现全光纤集成等特性，得到了广泛的关注，是理想的可饱和吸收体材料。碳基材料由于光学性能优越引起了社会极大的关注，将碳纳米管材料、石墨烯材料制备成可饱和吸收体，在光纤激光器中实现锁模、调Q脉冲的输出，更成为研究的热点。然而碳纳米管吸收波长的位置由其管径决定，石墨烯的长期稳定性仍需要验证，这在一定程度上限制了他们的应用范围，因此研究新的碳基材料，并探索其在超快激光器中的应用仍然具有重要意义。
介孔碳球，一种纳米多孔碳基材料，由于其特殊的形状，低的密度，大的表面积和孔隙度等特性，在气体存储，医药载体，锂电池，化学模板等方面有着特殊应用。目前为止，关于介孔碳球的可饱和吸收特性及其在超快激光器中的应用还未见报道，鉴于超快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均具有重要的潜在应用，因此寻找一种具有可饱和吸收性质的材料是实现新型超快光纤激光器的理想方案之一。
发明内容
碳纳米管和石墨烯是实现全光纤被动超快光纤激光器可饱和吸收体的两种主要碳基材料，为了拓展可饱和吸收体的种类，本发明提供一种介孔碳球在制作可饱和吸收体中的应用，利用介孔碳球的可饱和吸收特性制备可饱和吸收体，应用于激光器中，这种可饱和吸收体是一种基于介孔碳球的可用于光纤激光器调Q或者锁模的可饱和吸收体，包括由介孔碳球和成膜剂结合在一起的可饱和吸收体以及基于介孔碳球涂覆拉锥光纤的可饱和吸收体；其中由介孔碳球和成膜剂结合在一起的可饱和吸收体由介孔碳球和成膜剂按照摩尔比10～166:1的比例通过混合、物理或化学掺杂的方法结合在一起制得；基于介孔碳球涂覆拉锥光纤的可饱和吸收体是由介孔碳球和拉锥光纤结合在一起，得到由介孔碳球和拉锥光纤组成的可饱和吸收体。
具体的说，由介孔碳球和成膜剂按照摩尔比10～166:1的比例通过混合、物理或化学掺杂的方法结合在一起制得的可饱和吸收体是将介孔碳球与成膜剂水溶液按介孔碳球粉末与成膜剂摩尔比10～166:1的比例混合，超声分散2～5h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，该层膜即是制得的可饱和吸收体；
基于介孔碳球涂覆拉锥光纤的可饱和吸收体是将1mg介孔碳球与10mL去离子水溶液混合，超声分散2～5h，最后将混合溶液涂覆于拉锥光纤表面，在真空密闭容器中自然干燥，水分蒸发，介孔碳球粉末覆盖在拉锥光纤表面即为可饱和吸收体。
所述的介孔碳球通过“二氧化硅模板法”合成得到，即采用可溶性酚醛树脂为前驱体，正硅酸四乙酯(TEOS)为后驱体，十六烷基三甲基氯化胺(CTAC)为模板；首先，将10mL(25wt％)的氨水，4～8mL的乙醇水溶液，1.04g(25wt％)的CTAC溶液以及19mL的去离子水在烧杯中混合，并持续搅拌30分钟，再将0.2g的间苯二酚加入到溶液中，继续搅拌30分钟，将0.72mL的TEOS和0.28mL的甲醛溶液注入到上述溶液中，在30℃下持续搅拌24小时；接下来采用离心机得到固态产品，并在80℃条件下自然干燥；将干燥后的固态产品在管式加热炉中通入氮气，分别在200℃，350℃，500℃和600℃下煅烧2小时，再在800℃下煅烧5小时，在600℃以下，升温速率为1℃min-1，高于600℃时，升温速率为5℃min-1，利用硅腐蚀技术将碳/二氧化硅纳米复合物碳化，最终得到了介孔碳球；介孔碳球的直径可以通过乙醇水溶液的浓度来控制。
所述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。
利用介孔碳球的宽带吸收光谱特性，实现1μm，1.56μm以及2μm宽波段的超快激光输出。以1.56μm波长处调Q激光为例，其调Q机制可描述如下：将可饱和吸收体放置入激光腔中，当连续激光通过可饱和吸收体时，边缘部分损耗大于中央部分，结果连续激光在通过吸收体的过程中被窄化。初始的激光由于具有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，脉冲强度得到快速增长，而较小脉冲受到可饱和吸收体的吸收而被抑制，从而使发射脉冲变窄，同时频谱得到加宽。当泵浦功率增加时，更多的模式被激发，使得频域光谱增宽，同时时域单脉冲宽度变窄，重复频率增加。
本发明的有益效果：
将介孔碳球的可饱和吸收特性应用在超快激光器中，鉴于超快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均具有重要的潜在应用，因此具有可饱和吸收性质的介孔碳球是实现新型超快光纤激光器的理想方案之一，本发明拓展了可饱和吸收体的种类，可广泛应用于近红外光波段的脉冲激光器。
附图说明
图1为本发明介孔碳球扫描电镜照片。
图2为本发明介孔碳球透射电镜照片。
图3为本发明介孔碳球的吸收光谱。
图4为本发明应用的环形腔光纤激光器结构示意图。
图5(1)为本发明介孔碳球与羧甲基纤维素钠混合制备的可饱和吸收体薄膜用于1μm处锁模激光器中的输出光谱。
图5(2)为本发明介孔碳球与羧甲基纤维素钠混合制备的可饱和吸收体薄膜用于1μm处锁模激光器中的脉冲序列数据。
图6(1)为本发明介孔碳球与羧甲基纤维素钠混合制备的可饱和吸收体薄膜用于1.56μm处调Q激光器中的输出光谱。
图6(2)为本发明介孔碳球与羧甲基纤维素钠混合制备的可饱和吸收体薄膜用于1.56μm处调Q激光器中的脉冲序列数据。
图6(3)为本发明调Q激光脉冲重复频率与脉冲宽度随泵浦功率变化的趋势图。
图7(1)为本发明介孔碳球与羧甲基纤维素钠混合制备的可饱和吸收体薄膜用于2μm处调Q激光器中的输出光谱。
图7(2)为本发明介孔碳球与羧甲基纤维素钠混合制备的可饱和吸收体薄膜用于2μm处调Q激光器中的脉冲序列数据。
图7(3)为本发明调Q激光脉冲重复频率与脉冲宽度随泵浦功率变化的趋势图。
图8(1)为本发明介孔碳球涂覆拉锥光纤的可饱和吸收体用于中心波长为1953nm处锁模激光器中的输出光谱。
图8(2)为本发明介孔碳球涂覆拉锥光纤的可饱和吸收体用于中心波长为1953nm处锁模激光器中的脉冲序列数据。
其中：1激光器；2波分复用器；3石英光纤；4偏振无关光纤隔离器；5光纤联接装置；6偏振控制器；7光分路器；8脉冲光输出端。
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介孔碳球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。
一种介孔碳球在制作可饱和吸收体中的应用，其中一种基于介孔碳球的可饱和吸收体包括由介孔碳球和成膜剂结合在一起的可饱和吸收体以及基于介孔碳球涂覆拉锥光纤的可饱和吸收体。
实施例1：由介孔碳球和成膜剂——羧甲基纤维素钠(NaCMC)混合制得的可饱和吸收体及用于1μm处锁模激光输出；
1、样品制备过程
所述的介孔碳球通过“二氧化硅模板法”合成得到，即采用可溶性酚醛树脂为前驱体，正硅酸四乙酯(TEOS)为后驱体，十六烷基三甲基氯化胺(CTAC)为模板；首先，将10mL(25wt％)的氨水，4～8mL的乙醇水溶液，1.04g(25wt％)的CTAC溶液以及19mL的去离子水在烧杯中混合，并持续搅拌30分钟，再将0.2g的间苯二酚加入到溶液中，继续搅拌30分钟，将0.72mL的TEOS和0.28mL的甲醛溶液注入到上述溶液中，在30℃下持续搅拌24小时；接下来采用离心机得到固态产品，并在80℃条件下自然干燥；将干燥后的固态产品在管式加热炉中通入氮气，分别在200℃，350℃，500℃和600℃下煅烧2小时，再在800℃下煅烧5小时，其中在600℃以下，升温速率为1℃min-1，高于600℃时，升温速率为5℃min-1，利用硅腐蚀技术将碳/二氧化硅纳米复合物碳化，最终得到了介孔碳球；介孔碳球的直径可以通过乙醇水溶液的浓度来控制：当无水乙醇和去离子水的体积比为7:20时，介孔碳球的直径为300nm；
然后由介孔碳球和成膜剂——羧甲基纤维素钠(NaCMC)水溶液按介孔碳球粉末与成膜剂摩尔比10～166:1的比例混合，超声分散2～5h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，该层膜即是制得的可饱和吸收体。
2、进行光纤激光器锁模测试，如图4所示，选取半导体激光器泵浦的运行于1μm波段处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为光纤联接装置，具体为可饱和吸收体放置于光纤联接头表面，部件6为偏振控制器，用于调控激光腔的偏振态，部件7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8为脉冲光输出端，分别连接光谱仪和示波器，进行锁膜光谱及锁膜脉冲的测试；整个实验装置中各个部件腔内接头的地方均使用单模光纤SMF-28连接，然后利用日本藤仓公司的光纤焊接机焊接而成，这种焊接的方法能减小各个器件之间连接产生的损耗，减小阈值功率。
980nm半导体激光器1作为抽运光源，980nm的连续光通过980nm/1060nm波分复用器2进入到20cm镱掺杂的石英光纤3产生了1036nm的激光输出，由于镱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4，1036nm连续激光将沿着顺时针方向在激光腔内运转，连续激光通过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10dB光分路器7后，90％的部分在激光腔内运转，10％的部分通过与脉冲光输出端8连接，分别连接光谱仪和示波器进行光谱及脉冲序列的测试。
逐渐增加半导体激光器1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：锁膜激光光谱的中心波长为1036nm，相邻脉冲序列间隔21.61ns，重复频率为46.27MHz。
实施例2：由介孔碳球和成膜剂——羧甲基纤维素钠(NaCMC)混合制得的可饱和吸收体及用于1.56μm波段处调Q激光输出；
1、样品制备过程
所述的介孔碳球通过“二氧化硅模板法”合成得到，即采用可溶性酚醛树脂为前驱体，正硅酸四乙酯(TEOS)为后驱体，十六烷基三甲基氯化胺(CTAC)为模板；首先，将10mL(25wt％)的氨水，4～8mL的乙醇水溶液，1.04g(25wt％)的CTAC溶液以及19mL的去离子水在烧杯中混合，并持续搅拌30分钟，再将0.2g的间苯二酚加入到溶液中，继续搅拌30分钟，将0.72mL的TEOS和0.28mL的甲醛溶液注入到上述溶液中，在30℃下持续搅拌24小时；接下来采用离心机得到固态产品，并在80℃条件下自然干燥；将干燥后的固态产品在管式加热炉中通入氮气，分别在200℃，350℃，500℃和600℃下煅烧2小时，再在800℃下煅烧5小时，在600℃以下，升温速率为1℃min-1，高于600℃时，升温速率为5℃min-1，利用硅腐蚀技术将碳/二氧化硅纳米复合物碳化，最终得到了介孔碳球；介孔碳球的直径可以通过乙醇水溶液的浓度来控制：当无水乙醇和去离子水的体积比为7:20时，介孔碳球的直径为300nm；
然后由介孔碳球和成膜剂——羧甲基纤维素钠(NaCMC)水溶液按介孔碳球粉末与成膜剂摩尔比10～166:1的比例混合，超声分散2～5h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，该层膜即是制得的可饱和吸收体。
2、进行光纤激光器调Q测试，如图4所示，选取半导体激光器泵浦的运行于1.56μm波段处的环形腔光纤激光器，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为光纤联接装置，具体为可饱和吸收体放置于光纤联接头表面，部件6为偏振控制器，用于调控激光腔的偏振态，部件7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8为脉冲光输出端，分别连接光谱仪和示波器，进行调Q光谱及调Q脉冲序列的测试；整个实验装置中各个部件的腔内接头的地方均使用单模光纤SMF-28连接，然后利用日本藤仓公司的光纤焊接机焊接而成，这种焊接的方法能减小各个器件之间连接产生的损耗，减小阈值功率。
980nm半导体激光器1作为抽运光源，980nm的连续光通过980nm/1550nm波分复用器2进入到20cm镱掺杂的石英光纤3产生了1559nm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4，1550nm连续激光将沿着顺时针方向在激光腔内运转，连续激光通过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7后，90％的部分在激光腔内运转，10％的部分通过与脉冲光输出端8连接，分别连接光谱仪和示波器进行调Q光谱及调Q脉冲序列的测试。
逐渐增加半导体激光器1的泵浦功率，调节光纤激光器的偏振，实现调Q脉冲激光输出，实验结果如图6所示：调Q激光光谱中心波长为1559nm，脉冲的重率频率随泵浦功率增加而增加，同时脉冲宽度随着泵浦功率增加而减小，为调Q脉冲激光输出的典型特征。
实施例3：由介孔碳球和成膜剂——羧甲基纤维素钠(NaCMC)混合的可饱和吸收体及用于2μm波段处调Q激光输出；
1、样品制备过程
所述的介孔碳球通过“二氧化硅模板法”合成得到，即采用可溶性酚醛树脂为前驱体，正硅酸四乙酯(TEOS)为后驱体，十六烷基三甲基氯化胺(CTAC)为模板；首先，将10mL(25wt％)的氨水，4～8mL的乙醇水溶液，1.04g(25wt％)的CTAC溶液以及19mL的去离子水在烧杯中混合，并持续搅拌30分钟，再将0.2g的间苯二酚加入到溶液中，继续搅拌30分钟，将0.72mL的TEOS和0.28mL的甲醛溶液注入到上述溶液中，在30℃下持续搅拌24小时；接下来采用离心机得到固态产品，并在80℃条件下自然干燥；将干燥后的固态产品在管式加热炉中通入氮气，分别在200℃，350℃，500℃和600℃下煅烧2小时，再在800℃下煅烧5小时，在600℃以下，升温速率为1℃min-1，高于600℃时，升温速率为5℃min-1，利用硅腐蚀技术将碳/二氧化硅纳米复合物碳化，最终得到了介孔碳球；介孔碳球的直径可以通过乙醇水溶液的浓度来控制：当无水乙醇和去离子水的体积比为7:20时，介孔碳球的直径为300nm。
然后由介孔碳球和成膜剂——羧甲基纤维素钠(NaCMC)水溶液按介孔碳球粉末与成膜剂摩尔比10～166:1的比例混合，超声分散2～5h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，该层膜即是制得的可饱和吸收体。
2、进行光纤激光器调Q测试，如图4所示，选取半导体激光器泵浦的运行于2μm波段处的环形腔光纤激光器，其中部件1为1570nm半导体激光器(上海飞秒光电)，作为抽运光光源，部件2为1550nm/1980nm波分复用器(上海瀚宇光纤通信技术有限公司)，部件3为20cm长的铥掺杂的石英光纤(Nufern,SM-TSF-5-125)，作为激光产生的增益介质，部件4为1980nm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为光纤连接装置，具体为可饱和吸收体放置于光纤联接头表面，部件6为偏振控制器，用于调控激光腔的偏振态，部件7为1980nm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8为脉冲光输出端，分别连接光谱仪和示波器，进行调Q光谱及调Q脉冲的测试；整个实验装置中各个部件的腔内接头的地方均使用单模光纤SMF-28连接，然后利用日本藤仓公司的光纤焊接机焊接而成。这种焊接的方法能减小的各个器件之间连接产生的损耗，减小阈值功率。
1570nm半导体激光器1作为抽运光源，1570nm的连续光通过1550nm/1980nm波分复用器2进入到20cm铥掺杂的石英光纤3产生了1971nm的激光输出，由于铥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1980nm偏振无关光纤隔离4，1971nm连续激光将沿着顺时针方向在激光腔内运转，连续激光通过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1980nm的10dB光分路器7后，90％的部分在激光腔内运转，10％的部分通过与脉冲光输出端8连接，分别连接光谱仪和示波器进行调Q光谱及调Q脉冲的测试。
逐渐增加半导体激光器1的泵浦功率，调节光纤激光器的偏振，实现调Q脉冲激光输出，实验结果如图7所示：调Q激光光谱中心波长为1971nm，脉冲的重率频率随泵浦功率增加而增加，同时脉冲宽度随着泵浦功率增加而减小，为调Q脉冲激光输出的典型特征。
实施例4：介孔碳球涂覆拉锥光纤的可饱和吸收体及用于2μm波段处锁模激光输出；
1、样品制备过程
所述的介孔碳球通过“二氧化硅模板法”合成得到，即采用可溶性酚醛树脂为前驱体，正硅酸四乙酯(TEOS)为后驱体，十六烷基三甲基氯化胺(CTAC)为模板；首先，将10mL(25wt％)的氨水，4～8mL的乙醇水溶液，1.04g(25wt％)的CTAC溶液以及19mL的去离子水在烧杯中混合，并持续搅拌30分钟，再将0.2g的间苯二酚加入到溶液中，继续搅拌30分钟，将0.72mL的TEOS和0.28mL的甲醛溶液注入到上述溶液中，在30℃下持续搅拌24小时；接下来采用离心机得到固态产品，并在80℃条件下自然干燥；将干燥后的固态产品在管式加热炉中通入氮气，分别在200℃，350℃，500℃和600℃下煅烧2小时，再在800℃下煅烧5小时，在600℃以下，升温速率为1℃min-1，高于600℃时，升温速率为5℃min-1，利用硅腐蚀技术将碳/二氧化硅纳米复合物碳化，最终得到了介孔碳球；介孔碳球的直径可以通过乙醇水溶液的浓度来控制：当无水乙醇和去离子水的体积比为7:20时，介孔碳球的直径为300nm；
然后将得到的1mg的介孔碳球粉末与10mL的去离子水混合，并进行超声分散4小时，将超声分散后的混合溶液涂覆于拉锥光纤的表面，在真空密闭容器中自然干燥，水分蒸发，介孔碳球粉末覆盖在拉锥光纤表面即为可饱和吸收体。
2、进行光纤激光器锁模测试，如图4所示，选取光纤激光器泵浦的运行于2μm波段处的环形腔光纤激光器，其中部件1为1570nm光纤激光器(上海飞秒光电)，作为抽运光光源，部件2为1550nm/1980nm波分复用器(上海瀚宇光纤通信技术有限公司)，部件3为20cm长的铥掺杂的石英光纤(Nufern,SM-TSF-5-125)作为激光产生的增益介质，部件4为1980nm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为光纤连接装置，为上述由介孔碳球涂覆拉锥光纤制作的与光纤激光腔兼容的可饱和吸收体，部件6为偏振控制器，用于调控激光腔的偏振态，部件7为1980nm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8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序列的测试；
1570nm光纤激光器1作为抽运光源，1570nm的连续光通过1550nm/1980nm波分复用器2进入到20cm铥掺杂的石英光纤3产生了1951nm的激光输出，由于铥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1980nm偏振无关光纤隔离器4，1951nm连续激光将沿着顺时针方向在激光腔内运转，连续激光通过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1980nm的10dB光分路器7后，90％的部分在激光腔内运转，10％的部分通过与脉冲光输出端8连接，分别连接光谱仪和示波器进行锁模光谱及锁模脉冲序列的测试；整个实验装置中腔内接头的地方均使用单模光纤SMF-28连接，然后利用日本藤仓公司的光纤焊接机焊接而成，这种焊接的方法能减小的各个器件之间连接产生的损耗，减小阈值功率。
逐渐增加激光器1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：锁膜激光光谱的中心波长为1953nm，相邻脉冲序列间隔38.03ns，重复频率为26.3MHz。

Claims (4)

1.一种介孔碳球在制作可饱和吸收体中的应用，其特征在于介孔碳球用于激光器中制备可饱和吸收体的应用。
2.如权利要求1所述的一种介孔碳球在制作可饱和吸收体中的应用，其特征在于使用介孔碳球制作的可饱和吸收体包括一种由介孔碳球和成膜剂按照摩尔比10～166:1的比例通过混合、物理或化学掺杂的方法结合在一起制得的可饱和吸收体以及一种基于介孔碳球涂覆拉锥光纤的可饱和吸收体。
3.如权利要求2所述的一种介孔碳球在制作可饱和吸收体中的应用，其特征在于一种由介孔碳球和成膜剂按照摩尔比10～166:1的比例通过混合、物理或化学掺杂的方法结合在一起制得的可饱和吸收体是将介孔碳球与成膜剂水溶液按介孔碳球粉末与成膜剂摩尔比10～166:1的比例混合，超声分散2～5h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，该层膜即是制得的可饱和吸收体。
4.如权利要求2所述的一种介孔碳球在制作可饱和吸收体中的应用，其特征在于一种基于介孔碳球涂覆拉锥光纤的可饱和吸收体是将1mg介孔碳球与10mL去离子水溶液混合，超声分散2～5h，最后将混合溶液涂覆于拉锥光纤表面，在真空密闭容器中自然干燥，水分蒸发，介孔碳球粉末覆盖在拉锥光纤表面即为可饱和吸收体。
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