CN109361141B - 一种基于硼纳米片的可饱和吸收体器件及应用 - Google Patents

一种基于硼纳米片的可饱和吸收体器件及应用 Download PDF

Info

Publication number
CN109361141B
CN109361141B CN201811039555.1A CN201811039555A CN109361141B CN 109361141 B CN109361141 B CN 109361141B CN 201811039555 A CN201811039555 A CN 201811039555A CN 109361141 B CN109361141 B CN 109361141B
Authority
CN
China
Prior art keywords
saturable absorber
boron
absorber device
optical fiber
device based
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811039555.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109361141A (zh
Inventor
郭强兵
邱建荣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN201811039555.1A priority Critical patent/CN109361141B/zh
Publication of CN109361141A publication Critical patent/CN109361141A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109361141B publication Critical patent/CN109361141B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1106—Mode locking
    • H01S3/1112—Passive mode locking
    • H01S3/1115—Passive mode locking using intracavity saturable absorbers
    • H01S3/1118—Semiconductor saturable absorbers, e.g. semiconductor saturable absorber mirrors [SESAMs]; Solid-state saturable absorbers, e.g. carbon nanotube [CNT] based
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/003—Light absorbing elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于硼纳米片的可饱和吸收体器件及应用。硼纳米片均匀涂在反射镜或微纳光纤表面构成可饱和吸收体器件，反射镜为金镜或银镜，微纳光纤为拉锥光纤或D形光纤；或者分散在透明基质内形成复合物薄膜构成可饱和吸收体器件，透明基质为有机聚合物。本发明发现了一种全新的具有优异可饱和吸收特性的材料体系，为开发新型可饱和吸收体提供了新的选择，硼纳米片可大规模、廉价地使用溶液超声剥离法制备，本发明具有廉价、适合大规模制备、体积小、可组成多种类型的锁模器件的优点，相比于目前商业化的半导体可饱和吸收镜(SESAM)技术大大降低了成本。

Description

一种基于硼纳米片的可饱和吸收体器件及应用
技术领域
本发明涉及非线性光学材料和器件，特别是涉及一种基于硼纳米片的可饱 和吸收体器件及应用。
背景技术
脉冲激光器在激光制造加工业、科学研究等领域中正起着越来越重要的作 用。随着调Q和锁模技术以及激光增益介质的不断发展，已可从许多不同波长 的激光系统中获得脉冲输出。产生脉冲主要有主动和被动两种方式，主动调制 需要在激光腔中外加调制器(声光/电光调制器)实现，既增加了系统成本，也 降低了系统便携性；而被动调制无需任何外部器件，因而逐渐成为目前的主流 选择和发展方向。目前大部分商用化脉冲激光器都是采用被动方式实现，其中 最常用的两种被动调制方式是调Q和锁模技术，其关键是在腔内加入可饱和吸 收体，起到幅度自调制的作用，即当输入光强度越大，可饱和吸收体的吸收越 小，有利于抑制连续波实现脉冲输出。
目前常见的可饱和吸收体包括染料、半导体饱和吸收镜以及最近新兴的碳 纳米管和石墨烯等。
染料可饱和吸收体由于自身恢复时间在纳秒量级，只能产生纳秒量级的脉 冲，并且其稳定性也是一较大劣势；半导体饱和吸收镜经过数十年的发展，技 术相对成熟，输出稳定，但是其光损伤阈值低、应用波段窄、恢复时间长(约 几纳秒)，结构复杂，制备条件要求苛刻，成本高昂，并且只能在特定的线形 拓扑腔中应用，大大限制了其进一步发展。
单壁碳纳米管在近红外波段有优良的饱和吸收响应，但其本身是一种各向 异性的材料，制备时生长方向、直径、长度、手征性等难以选择和控制，而单 壁碳纳米管的光吸收特性与碳管直径、手征性等因素相关，因此将给锁模的精 确控制带来难题；并且单壁碳纳米管容易缠结成束，带来较高的线性损耗。
石墨烯等二维材料近年来作为可饱和吸收体受到研究者的追捧，其基本思 路是单原子厚的石墨烯膜分散在透明聚合物中或者直接转移到光纤头断面作为 可饱和吸收体。但是石墨烯可饱和吸收体的特性依赖于单原子厚石墨烯独特的 狄拉克能带结构，随着原子层数的增加，载流子迁移率急剧下降、能带结构和 光吸收特性等性质变化较大，使多原子层石墨烯应用受到限制。目前，单原子 层石墨烯的廉价、高效制备目前仍然是亟待解决的难题。
发明内容
为了解决背景技术中存在的难题，本发明提供了一种基于硼纳米片的可饱 和吸收体器件及应用，该器件具有结构简单、成本低的特点，可用于激光器的 锁模、调Q、激光光束整形等。
本发明的技术方案如下：
将硼纳米片分散液直接均匀涂在反射镜或微纳光纤表面上干燥构成可饱和 吸收体器件；或者硼纳米片分散在透明基质中形成复合物薄膜构成可饱和吸收 体器件。
本发明优选的反射镜为金镜或银镜。
本发明优选的微纳光纤为拉锥光纤或D形光纤。
本发明优选的透明基质为有机聚合物，所述的有机聚合物为聚乙烯醇或聚 甲基丙烯酸甲酯。
本发明应用于脉冲激光器等领域。
本发所述的硼纳米片为一种具有可饱和吸收特性的新型材料体系，可用于 制备可饱和吸收体。
本发明的有益效果是：
(1)本发明中所用的硼纳米片可大规模、廉价地使用液相剥离法制备，相 比于目前商业化的SESAM技术大大降低了成本。
(2)本发明找到了一种全新的具有优异可饱和吸收特性的材料体系，为开 发新型可饱和吸收体提供了新的材料选择。
附图说明
图1为实施例1对应的基于硼纳米片的可饱和吸收体Z扫描曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明的具体实施例如下：
实施例1
本实施例具体说明如何制备分散在聚合物聚乙烯醇(PVA)中的纳米材料 的可饱和吸收体。
1)取0.3g硼粉，加入40mL异丙醇中，使用超声破碎机于450W超声5h， 然后2000转/分钟离心10分钟，去掉大块未剥离的粉末，保留离心后的上层清 液，得到硼纳米片分散液。
2)将0.3g PVA粉末分散在20mL去离子水中，搅拌3h，使粉末完全溶解， 得到PVA水溶液。
3)将5mL PVA水溶液和5mL硼纳米片分散液混合均匀，倒入表面光滑平 整的表面皿中，并水平放于干燥箱中干燥两天得到平整干燥的B/PVA薄膜。
4)利用飞秒激光(120fs，1030nm，1kHz)、通过开孔Z扫描技术研究可 饱和吸收特性，将空白的PVA薄膜作为对比参考，其结果如图1所示，根据实 验结果可观察到B/PVA薄膜具有明显的可饱和吸收特性，优于空白的PVA薄 膜的可饱和吸收特性，B/PVA薄膜的可饱和吸收特性优异。
实施例2
本实施例具体说明如何制备直接涂在反射镜(金反射镜)上的可饱和吸收 体。
1)与实施例1中步骤1)相同，得到硼纳米片分散液。
2)取1mL硼纳米片分散液，500转/分钟旋涂(20秒)于金反射镜表面， 后室温干燥得到可饱和吸收体器件，可用于构建脉冲激光器。
实施例3
本实施例具体说明如何制备涂覆在微纳光纤(拉锥光纤)表面的可饱和吸 收体。
1)与实施例1中步骤1)相同，得到硼纳米片分散液。
2)取0.5mL硼纳米片分散液滴在拉锥光纤表面的表面，同时光纤中通光， 硼纳米片吸附在拉锥光纤表面构成可饱和吸收体，可用于构建脉冲激光器。
上述具体实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发 明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入 本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于硼纳米片的可饱和吸收体器件，其特征在于： 硼纳米片均匀涂在反射镜或微纳光纤表面构成可饱和吸收体器件；或者分散在透明基质内形成复合物膜构成可饱和吸收体器件；
所述的透明基质为有机聚合物，所述的有机聚合物为聚乙烯醇或聚甲基丙烯酸甲酯。
2.根据权利要求1所述的一种基于硼纳米片的可饱和吸收体器件，其特征在于：所述的反射镜为金镜或银镜。
3.根据权利要求1所述的一种基于硼纳米片的可饱和吸收体器件，其特征在于：所述的微纳光纤为拉锥光纤或D形光纤。
4.一种权利要求1-3任一所述基于硼纳米片的可饱和吸收体器件的应用，其特征在于：所述的可饱和吸收体器件应用于脉冲激光器领域。
CN201811039555.1A 2018-09-06 2018-09-06 一种基于硼纳米片的可饱和吸收体器件及应用 Active CN109361141B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811039555.1A CN109361141B (zh) 2018-09-06 2018-09-06 一种基于硼纳米片的可饱和吸收体器件及应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811039555.1A CN109361141B (zh) 2018-09-06 2018-09-06 一种基于硼纳米片的可饱和吸收体器件及应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109361141A CN109361141A (zh) 2019-02-19
CN109361141B true CN109361141B (zh) 2021-01-29

Family

ID=65350490

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811039555.1A Active CN109361141B (zh) 2018-09-06 2018-09-06 一种基于硼纳米片的可饱和吸收体器件及应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109361141B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111342333B (zh) * 2020-03-24 2021-06-01 深圳市达则科技有限责任公司 一种基于聚合物的光纤锁模器件及其制备方法与应用
CN112769030B (zh) * 2021-01-27 2022-09-23 江苏科技大学 一种基于半金属c4n3的可饱和吸收体器件
CN114300924A (zh) * 2022-01-05 2022-04-08 广东工业大学 一种量子点可饱和吸收体薄膜的制备方法及其在脉冲光纤激光器中的应用

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104158079A (zh) * 2013-10-10 2014-11-19 中国科学院上海光学精密机械研究所 基于MoS2、MoSe2二维纳米片的饱和吸收体器件
KR101721753B1 (ko) * 2015-04-22 2017-03-30 한국과학기술원 고품질 육방정 질화붕소 나노시트 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 육방정 질화붕소 나노시트
CN105098586B (zh) * 2015-08-27 2018-05-29 浙江大学 BaCuSi4O10二维晶体的用途及其构成的饱和吸收体器件
CN105098585B (zh) * 2015-08-27 2018-05-29 浙江大学 SrCuSi4O10二维晶体的用途及其构成的饱和吸收体器件
CN207819170U (zh) * 2018-01-09 2018-09-04 南京信息工程大学 基于新型可饱和吸收体硼碳氮的被动锁模绿光脉冲激光器

Also Published As

Publication number Publication date
CN109361141A (zh) 2019-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109361141B (zh) 一种基于硼纳米片的可饱和吸收体器件及应用
Yamashita et al. Short pulse fiber lasers mode-locked by carbon nanotubes and graphene
US20120039344A1 (en) Graphene-based saturable absorber devices and methods
CN104158079A (zh) 基于MoS2、MoSe2二维纳米片的饱和吸收体器件
CN109361142A (zh) 一种基于TiN纳米材料的可饱和吸收体器件及应用
TW201003129A (en) Optical devices based on fullerene functionalized tubular carbon molecules and method for producing the same
CN217281621U (zh) 锁模器和包含其的锁模激光器
CN110244476A (zh) 一种基于硅微纳米结构的太赫兹调制器及其制备方法
Liu et al. Application of transition metal dichalcogenides in mid‐infrared fiber laser
CN108039637B (zh) 一种有机回音壁式（wgm）谐振腔的制备方法
CN105098576B (zh) Cu2MoS4二维晶体的用途及其构成的饱和吸收体器件
CN109825021A (zh) 一种含碲烯的聚合物薄膜及其制备方法和应用
Shi et al. Cuprous sulfide for different laser pulse generation: Q-switching and mode-locking
Tan et al. Q-switched Nd: YAG channel waveguide laser through evanescent field interaction with surface coated graphene
CN109980495B (zh) 可饱和吸收体制备方法、可饱和吸收体及光纤激光器
Liu et al. 164 fs mode-locked erbium-doped fiber laser based on tungsten ditelluride
CN105098586B (zh) BaCuSi4O10二维晶体的用途及其构成的饱和吸收体器件
CN105071215B (zh) CaCuSi4O10二维晶体的用途及其构成的饱和吸收体器件
Lv et al. High-repetition-rate-modulated pulsed fiber laser based on FeS2
JP4665171B2 (ja) Ｓｗｎｔ可飽和吸収光学材料の作製方法、パルスレーザー装置、全光型光スイッチ装置
CN115161760B (zh) 利用两步纳米压印法制备的双钙钛矿横向异质结、制备方法及其应用
Li et al. Using reduced graphene oxide to generate Q-switched pulses in Er-doped fiber laser
KR101360281B1 (ko) 다중 진공 여과 방법을 이용한 단일벽 탄소나노튜브 포화 흡수체 제작법
CN105098585A (zh) SrCuSi4O10二维晶体的用途及其构成的饱和吸收体器件
CN108054631B (zh) 基于钙钛矿材料的可饱和吸收体器件及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant