CN111694082A - 一种利用石墨烯纳米带阵列光栅获取频率调制偏振激光的方法 - Google Patents

一种利用石墨烯纳米带阵列光栅获取频率调制偏振激光的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111694082A
CN111694082A CN202010465058.9A CN202010465058A CN111694082A CN 111694082 A CN111694082 A CN 111694082A CN 202010465058 A CN202010465058 A CN 202010465058A CN 111694082 A CN111694082 A CN 111694082A
Authority
CN
China
Prior art keywords
frequency
graphene nanoribbon
grating
laser
modulated
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.)
Withdrawn
Application number
CN202010465058.9A
Other languages
English (en)
Inventor
蔡金明
许望伟
郝振亮
卢建臣
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.)
Kunming University of Science and Technology
Original Assignee
Kunming University of Science and Technology
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 Kunming University of Science and Technology filed Critical Kunming University of Science and Technology
Priority to CN202010465058.9A priority Critical patent/CN111694082A/zh
Publication of CN111694082A publication Critical patent/CN111694082A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1847—Manufacturing methods

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

本发明涉及低维纳米材料以及光学技术领域，具体涉及一种利用石墨烯纳米带阵列光栅获取频率调制偏振激光的方法，包括以下步骤，（1）在干净的Au(111)单晶近邻台阶面如Au(7 8 8)和Au(11 11 12)单晶面为基底采用自上而下法制备石墨烯纳米带阵列；（2）将制备的石墨烯纳米带阵列转移到基底上，制成光栅；（3）采用偏振拉曼散射光谱标定光栅y轴和x轴；（4）将任意频率激光照射在光栅上，光栅反射出调制频率的偏振激光。本发明采用原子级精确石墨烯纳米带，基于此纳米带的拉曼散射对激光频率进行调制，获得激光具有窄的带宽；对任意频率的激光都能进行调制，潜在应用广泛；光栅调制激光不需要额外电源，使用方便。

Description

一种利用石墨烯纳米带阵列光栅获取频率调制偏振激光的 方法
技术领域
本发明涉及纳米材料以及光学技术领域，具体涉及一种利用石墨烯纳米带阵列获得固定频率偏振激光的方法。
背景技术
激光技术在现在科技具有举足轻重的地位，在光电通信领域，军事领域，工业领域等，激光都具有重要应用，同时在科研中，激光也是必不可少的研究工具。使用激光的过程中，对激光进行可控调制一直非常重要的一部分。
科研中，较少使用高强度激光，更多使用强度较低激光光源，此时对激光性质影响最大的是光子能量，光子的能量E=hν，即光子能量与频率成正比，因此对激光的频率进行调制代表着对光子能量进行线性调控，光子能量的调控对激光在科研中的应用具有重要意义。
发明内容
为了扩展激光频率调制的方法，本发明提供一种使用方便，适用面广泛的新型激光频率调制方法，可以获得调制固定频率的偏振激光，主要通过以下技术手段来解决。
一种利用石墨烯纳米带阵列光栅获取频率调制偏振激光的方法,包括以下步骤：
（1）以干净的Au(111) 单晶近邻台阶面为基底用自下而上法制备原子级精确石墨烯纳米带阵列；
（2）将制备的石墨烯纳米带阵列转移到透明薄衬底上，制成光栅；
(3) 通过偏振拉曼测量标定光栅的y轴和x轴。
（4）激光照射到光栅上，将拉曼散射光聚束后获得调制频率的偏振激光；
本发明的有益效果在于：能够对任意频率激光进行频率调制，潜在应用广；调制固定频率，即改变固定能量，在应用中具有重要意义；获得的激光具有良好的相干性，和窄带宽；用光栅的方式对激光进行调制频率，不需要额外电源供能，对光路影响小，使用简便。
附图说明
图1光栅制备流程和工作示意图。
图2是N=7扶手椅型石墨烯纳米带阵列制备示意图。
图3是石墨烯纳米带阵列偏振拉曼的G峰强度极化图。
图4是x轴上衍射强度分布图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，一下结合具体实施案例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
一种利用石墨烯纳米带阵列光栅获取频率调制偏振激光的方法,包括以下步骤：
（1）以干净的Au(111) 单晶近邻台阶面为基底用自下而上法制备原子级精确石墨烯纳米带阵列；
（2）将制备的石墨烯纳米带阵列转移到透明薄衬底上，制成光栅；
(3) 通过偏振拉曼测量标定光栅的y轴和x轴。
（4）激光照射到光栅上，将拉曼散射光聚束后获得调制频率的偏振激光；
为了更好说明，将光栅平面内垂直于石墨烯纳米带阵列生长方向命名为x轴，将光栅平面内垂直于石墨烯纳米带阵列生长方向命名为y轴。
在Au表面采用自下而上法制备石墨烯纳米带，可以制备出原子级精确的石墨烯纳米带，其拉曼散射峰位固定，且有狭窄的半高峰宽。
超高真空环境中，选用DBBA为前驱体，在干净的Au (11 11 12)台阶面上外延生长N=7扶手椅型石墨烯纳米带阵列，得到的纳米带阵列如图2所示。
将石墨烯纳米带阵列转移到PMMA基底上，制成光栅。
通过偏振拉曼测量标定光栅的y轴和x轴，在不同角度下，用波长为532nm的偏振激光照射光栅，检测拉曼散射强度；不同角度偏振光的信号强度如图3所示，因此将拉曼强度最强的角度标定为y轴，与y轴垂直的为 x轴。
N=7扶手椅型石墨烯纳米带拉曼散射G峰位置在处，与入射激光波长无关，则对任意频率ν入射激光而言，经过光栅可以得到调制固定频率ν’=ν+ck/2
Figure 714546DEST_PATH_IMAGE001
的激光，其中c为光速，k=1596 cm-1。
N=7扶手椅型石墨烯纳米带的宽度为0.73 nm，在Au (11 11 12) 上生长的阵列中纳米带间距为1 nm左右。即石墨烯纳米带阵列制备的光栅a=0.73 nm，d=1 nm。x轴方向上衍射光栅的强度分布公式为：
Figure 556600DEST_PATH_IMAGE002
其中D是衍射因子：
Figure 14126DEST_PATH_IMAGE003
I是干涉因子：
Figure 392280DEST_PATH_IMAGE004
N为参与的光栅个数，若入射激光光斑直径1 mm，从d=1 nm可以得出N=10^6，将这些数据代入强度分布公式中，得到强度分布曲线如图4所示；可以发现，x轴上所有的光强都集中分布在
Figure 542639DEST_PATH_IMAGE005
的角度上。
拉曼散射光在y轴方向上存在一定散射，只有激光光斑处会发生拉曼效应产生的散射光，可以视为点光源，点光源产生的散射很容易通过透镜进行聚束，聚束之后即获得了频率调制的偏振激光。
上面所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本实用的构思和保护范围进行限定，在不脱离本发明构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用石墨烯纳米带阵列光栅获取频率调制偏振激光的方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：以干净的Au(111) 单晶近邻台阶面为基底用自下而上法制备原子级精确石墨烯纳米带阵列；
步骤2：将制备的石墨烯纳米带阵列转移到衬底上，制成光栅；
步骤3：采用偏振拉曼散射光谱标定光栅y轴和x轴；
步骤4： 激光照射到光栅上，将拉曼散射光聚束后获得调制频率的偏振激光。
2.根据权利要求1所述的一种利用石墨烯纳米带阵列光栅获取频率调制偏振激光的方法，其特征在于：所述步骤1中，所述的Au基底为晶面指数在（111）附近的近邻台阶单晶晶面。
3.根据权利要求1所述的一种利用石墨烯纳米带阵列光栅获取频率调制偏振激光的方法，其特征在于：所述步骤1中，采用自下而上法生长石墨烯纳米带阵列。
4.根据权利要求1所述的一种利用石墨烯纳米带阵列光栅获取频率调制偏振激光的方法，其特征在于：石墨烯纳米带阵列生长后转移到使用基底上，制成光栅。
5.根据权利要求1所述的一种利用石墨烯纳米带阵列光栅获取频率调制偏振激光的方法，其特征在于：基于石墨烯纳米带阵列的拉曼散射，对激光频率进行调制。
6.根据权利要求1所述的一种利用石墨烯纳米带阵列光栅获取频率调制偏振激光的方法，其特征在于：调制后光依然为想干光。
7.根据权利要求1所述的一种利用石墨烯纳米带阵列光栅获取频率调制偏振激光的方法，其特征在于：光栅常数d在纳米级别，远小于调制后的频率，使调制后散射光只有光栅0级衍射条纹，即光强集中于单一角度。
8.根据权利要求1所述的一种利用石墨烯纳米带阵列光栅获取频率调制偏振激光的方法，其特征在于：基于石墨烯纳米带阵列拉曼散射的偏振性，调制后激光为偏振光。
9.根据权利要求1所述的一种利用石墨烯纳米带阵列光栅获取频率调制偏振激光的方法，其特征在于：对任意频率激光都能进行调制，改变的频率固定。
10.根据权利要求1所述的一种利用石墨烯纳米带阵列光栅获取频率调制偏振激光的方法，其特征在于：光栅可以在多种环境下工作。
CN202010465058.9A 2020-05-28 2020-05-28 一种利用石墨烯纳米带阵列光栅获取频率调制偏振激光的方法 Withdrawn CN111694082A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010465058.9A CN111694082A (zh) 2020-05-28 2020-05-28 一种利用石墨烯纳米带阵列光栅获取频率调制偏振激光的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010465058.9A CN111694082A (zh) 2020-05-28 2020-05-28 一种利用石墨烯纳米带阵列光栅获取频率调制偏振激光的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111694082A true CN111694082A (zh) 2020-09-22

Family

ID=72478625

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010465058.9A Withdrawn CN111694082A (zh) 2020-05-28 2020-05-28 一种利用石墨烯纳米带阵列光栅获取频率调制偏振激光的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111694082A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113683083A (zh) * 2021-09-22 2021-11-23 广东墨睿科技有限公司 一种高洁净无损转移石墨烯纳米带的方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101025478A (zh) * 2006-02-24 2007-08-29 中国科学院半导体研究所 可调谐激光滤光器
CN101389995A (zh) * 2006-02-27 2009-03-18 诺基亚公司 具有可调功效的衍射光栅
CN106654833A (zh) * 2017-03-15 2017-05-10 重庆大学 基于石墨烯布拉格光栅的波长可调窄线宽激光器
CN109901256A (zh) * 2017-12-07 2019-06-18 上海矽安光电科技有限公司 用于激光器的光通信波段宽带透射型光栅
US20190219747A1 (en) * 2018-01-16 2019-07-18 National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc Tunable graphene-based infrared reflectance filter
CN110112652A (zh) * 2019-05-16 2019-08-09 中国科学院半导体研究所 外腔可调谐激光器及波长调谐方法
US20190305517A1 (en) * 2018-03-28 2019-10-03 Nichia Corporation Light source device
US10593883B1 (en) * 2011-12-01 2020-03-17 Magnolia Optical Technologies, Inc. Ultraviolet, infrared and terahertz photo/radiation sensors using graphene layers to enhance sensitivity
US20200116568A1 (en) * 2017-06-06 2020-04-16 University Of Maryland Baltimore County Systems and methods using multi-wavelength single-pulse raman spectroscopy

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101025478A (zh) * 2006-02-24 2007-08-29 中国科学院半导体研究所 可调谐激光滤光器
CN101389995A (zh) * 2006-02-27 2009-03-18 诺基亚公司 具有可调功效的衍射光栅
US10593883B1 (en) * 2011-12-01 2020-03-17 Magnolia Optical Technologies, Inc. Ultraviolet, infrared and terahertz photo/radiation sensors using graphene layers to enhance sensitivity
CN106654833A (zh) * 2017-03-15 2017-05-10 重庆大学 基于石墨烯布拉格光栅的波长可调窄线宽激光器
US20200116568A1 (en) * 2017-06-06 2020-04-16 University Of Maryland Baltimore County Systems and methods using multi-wavelength single-pulse raman spectroscopy
CN109901256A (zh) * 2017-12-07 2019-06-18 上海矽安光电科技有限公司 用于激光器的光通信波段宽带透射型光栅
US20190219747A1 (en) * 2018-01-16 2019-07-18 National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc Tunable graphene-based infrared reflectance filter
US20190305517A1 (en) * 2018-03-28 2019-10-03 Nichia Corporation Light source device
CN110112652A (zh) * 2019-05-16 2019-08-09 中国科学院半导体研究所 外腔可调谐激光器及波长调谐方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
云月厚，杨军: "《近代物理实验》", 30 September 2018, 内蒙古大学出版社 *
刘铁根: "《光电检测技术及系统》", 31 August 2017, 天津大学出版社 *
郭畅，张晓慧，蔡金明，蔡晓明: "石墨烯在纳米摩擦学中的研究进展", 《现代化工》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113683083A (zh) * 2021-09-22 2021-11-23 广东墨睿科技有限公司 一种高洁净无损转移石墨烯纳米带的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zou et al. High-speed femtosecond laser plasmonic lithography and reduction of graphene oxide for anisotropic photoresponse
Zhou et al. Flexible linearly polarized photodetectors based on all‐inorganic perovskite CsPbI3 nanowires
Muskens et al. Large photonic strength of highly tunable resonant nanowire materials
Lam et al. High-sensitive ultraviolet photodetectors based on ZnO nanorods/CdS heterostructures
Wang et al. Broadband nonlinear optical response in Bi2Se3-Bi2Te3 heterostructure and its application in all-optical switching
CN108546994A (zh) 一种二维三硒化二铟原子晶体及其制备方法和用途
CN111694082A (zh) 一种利用石墨烯纳米带阵列光栅获取频率调制偏振激光的方法
Sutter et al. Optoelectronics and nanophotonics of vapor–liquid–solid grown GaSe van der Waals nanoribbons
Mignuzzi et al. Energy–momentum cathodoluminescence spectroscopy of dielectric nanostructures
Zhang et al. Anomalous temperature coefficient of resistance in graphene nanowalls/polymer films and applications in infrared photodetectors
Dwivedi et al. Direct deposition of inorganic–organic hybrid semiconductors and their template-assisted microstructures
Feng et al. Direct laser writing of vertical junctions in graphene oxide films for broad spectral position-sensitive detectors
Pacheco et al. Zero-biased and visible-blind UV photodetectors based on nitrogen-doped ultrananocrystalline diamond nanowires
Cheng et al. Examination on Optical Properties of Two-Dimensional Materials Using Near-Field Optical Microscopy.
Zhang et al. Emerging intelligent manufacturing of metal halide perovskites
Liu et al. Fabrication of CdS nanorods on Si pyramid surface for photosensitive application
Grzela Directional light emission and absorption by semiconductor nanowires
Ahmad et al. Enhanced photoresponsivity from hybrid-ZnO nanowires with white LED 400–700-nm illumination
Zhang et al. Polar-surface-driven growth of ZnS microsprings with novel optoelectronic properties
Liao et al. Manipulating Photon Propagation via a Perovskite Microwire Array
Kute et al. Photovoltaic properties of nanostructured copper sulfide incorporated silicon rich composites
Yazdanfar et al. Controlled optical near-field growth of individual free-standing well-oriented carbon nanotubes, application for scattering SNOM/AFM probes
Tian et al. Transmission properties of nanoscale aperture arrays in metallic masks on optical fibers
JP7489042B2 (ja) 赤外測定装置
Miele et al. Fabrication of ZnO nanoflowers on gold coated pillars

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
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20200922

WW01 Invention patent application withdrawn after publication