CN111740304B - 一种可饱和吸收体系统、制备方法及激光脉冲设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于可饱和吸收体技术领域，公开了一种可饱和吸收体系统、制备方法及激光脉冲设备，饱和吸收特性可调节的光纤型可饱和吸收体器件包括：材料制备部分和器件部分；所述材料制备部分包括容器本体、材料注入口A、材料注入口B、溶液注入口、搅拌装置、搅拌器件、阀门拉动开关A；所述器件部分包括光纤接口、器件支架及底座A、器件支架及底座B、饱和吸收体器件、阀门拉动开关B、溶液输出口。本发明可以通过控制材料的浓度、组分等特性来调控饱和吸收体器件的性能参数，恰好可以满足不同种类脉冲激光产生的要求，在光纤传感、军事以及基础研究领域脉冲激光器也具有重要的潜在应用，具有较高的实用价值。

Description

一种可饱和吸收体系统、制备方法及激光脉冲设备

技术领域

本发明属于可饱和吸收体技术领域，尤其涉及一种可饱和吸收体系统、制备方法及激光脉冲设备。

背景技术

目前，激光技术与原子能、半导体以及计算机技术被称为二十世纪的四项重大发明。脉冲激光是物理学、化学、生物学以及激光光谱学等学科对微观世界进行研究的重要手段。锁模和调Q是产生脉冲激光的两种行之有效的方式，锁模技术可以产生ps-fs量级的脉冲，调Q技术则可以产生μs-ns量级的脉冲。由于其具有持续时间短，瞬时功率高等特点，在激光加工、激光通讯、激光医疗、激光雷达、光学相干层析以及国防等研究领域具有十分重要的应用。与传统固体激光器相比，光纤激光器则具有效率高、光束质量好、成本低廉以及结构紧凑等优点，成为了科研领域的研究热点。

可饱和吸收体是产生脉冲激光的核心器件。可饱和吸收的原理：激光在激光腔内会反复通过可饱和吸收体，可饱和吸收体对光的吸收会随着入射光强增大而减小，当吸收达到饱和时，停止吸收并形成脉冲激光。这个过程也可以描述为可饱和吸收体在弱光情况下吸收并积蓄能量，而在强光状况下，光学损耗变小，透射率增大，达到“饱和”状态，可以瞬间释放所吸收的能量。利用这个特性可以实现激光器的锁模或调Q激光输出。可饱和吸收体的主要参数主要有饱和强度、调制深度、非饱和损耗、响应时间等，通过调节上述参数，可以调节饱和吸收体的特性，进而获得不同特性的脉冲激光输出。

最初发展的可饱和吸收体是基于染料的饱和吸收体，但染料有毒性、寿命短，需要经常更换，限制了它的实际应用。随后，利用基于克尔效应的可饱和吸收体实现了超短脉冲激光输出，但该方式的效率较低，不易实现自启动等。随着半导体可饱和吸收镜(Semiconductor Saturable Absorber Mirrors,SESAMs)的出现，脉冲激光器的发展进入了一个崭新的阶段，但由于其结构中需要引入反射镜，使得激光器的结构变得复杂，且不易于实现全光纤结构。此外，SESAMs的制备过程复杂，价格昂贵，极大地限制了基于该器件超短脉冲光纤激光器的发展。因此，人们仍在不断寻找、探索新型可饱和吸收体材料及其器件。

近年来，纳米技术在克服传统半导体技术的很多不足方面表现出了巨大的潜力。碳纳米管和石墨烯等纳米材料的出现在光学器件上表现出了极大的优越性。通过调节碳纳米管的管径可以调节其吸收峰的位置；通过改变石墨烯的层数，可以调节其调制深度等特性，进而改变其饱和吸收特性。由于具有与石墨烯相似的特性，拓扑绝缘体也引起了研究者的关注。通过改变材料的形貌、尺寸等特性，也可以调节其饱和吸收特性。随着纳米技术的深入发展，表面等离激元材料由于具有独特的局域表面等离激元共振特性受到科研人员的广泛关注。通过调节材料的尺寸、形貌可以获得较大范围的表面等离激元共振吸收。金纳米材料作为一种典型的表面等离激元材料，除了具有表面等离激元共振吸收特性外，还具有较高的三阶非线性系数、较快的恢复时间、制作简单、易与光纤集成以及其特殊的吸收光谱特性，具有成为新型可饱和吸收体的潜力。

目前，基于上述饱和吸收体材料的锁模和调Q脉冲光纤激光器均有大量的研究报道。为了获得性能优异的脉冲激光输出，需要不断改进材料的形貌、结构等参数，但材料的制备重复性不高会严重影响饱和吸收体器件的稳定性。此外，反复更换可饱和吸收体器件，也会导致激光器系统的稳定性变差。因此，制备一种具有饱和吸收特性可调节的可饱和吸收体器件对于实现脉冲激光极为重要。可饱和吸收体器件的参数性能对于脉冲激光产生起到至关重要的作用。通过研究发现，除材料自身的结构属性外，通过调节材料的浓度及组分等参数，也可有效调节可饱和吸收体的参数性能。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：(1)基于染料的饱和吸收体，但染料有毒性、寿命短，需要经常更换，限制了它的实际应用。

(2)利用基于克尔效应的可饱和吸收体实现了超短脉冲激光输出，但该方式的效率较低，不易实现自启动等。

(3)脉冲激光器由于其结构中需要引入反射镜，使得激光器的结构变得复杂，且不易于实现全光纤结构。此外，SESAMs的制备过程复杂，价格昂贵，极大地限制了基于该器件超短脉冲光纤激光器的发展。

(4)为了获得性能优异的脉冲激光输出，需要不断改进材料的形貌、结构等参数，但材料的制备重复性不高会严重影响饱和吸收体器件的稳定性。此外，反复更换可饱和吸收体器件，也会导致激光器系统的稳定性变差。

解决以上问题及缺陷的难度为：(1)染料的毒性无法避免，使用寿命无法延长；(2)克尔效应属于非线性效应，需要较高的峰值功率来泵浦；(3)SESAMs制备需要镜片作为基底，经过多层制备完成，制备条件苛刻，制备工艺复杂，无法制备成全光纤结构；(4)对于纳米材料，形貌完全一致的材料重复制备率不高，反复更换材料会导致材料性能变化；最重要的是反复更换全光纤器件也不易于全光纤结构的集成及激光器性能的稳定。此外，上述可饱和吸收体器件一旦置入激光腔中，其饱和吸收特性便被锁定，无法进行调节。

解决以上问题及缺陷的意义为：全光纤器件的体积小、抗外界干扰性能好，利用全光纤器件构成的全光纤激光器具有结构紧凑、光束质量高、体积小、成本低廉、环境稳定性好等特点，被认为是理想的脉冲光源，而被广泛应用在激光通讯、激光雕刻以及工业加工等领域。该发明器件，可以在不破坏激光腔结构的前提下，实现可饱和吸收体饱和吸收特性的调节，进而对脉冲激光器的性能产生改变，为实现宽波段、可调谐的脉冲光纤激光器提供了新的研究思路。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种可饱和吸收体系统、制备方法及激光脉冲设备，具体涉及一种饱和吸收特性可调节的光纤型可饱和吸收体器件。

本发明是这样实现的，一种饱可饱和吸收体系统包括材料制备部分和器件部分。

所述材料制备部分包括容器本体、材料注入口A、材料注入口B、溶液注入口、搅拌装置、搅拌器件、阀门拉动开关A；

材料注入口A和B分别位于容器本体的两侧，方便不同材料的注入；搅拌器件与搅拌装置结合在一起，用于将材料A、B的均匀混合；混合后的溶液通过溶液注入口进入到饱和吸收体器件部分，通过控制拉动阀门开关A的速度来控制混合溶液的输入量。所述器件部分包括光纤接口、器件支架及底座A、器件支架及底座B、饱和吸收体器件、阀门拉动开关B、溶液输出口。

当饱和吸收体器件置于光纤激光器中，光纤接口用于连接两端输入及输出光纤，传导光信号；器件支架及底座A、B用于将饱和吸收体器件固定在光学平台或者激光器底板；饱和吸收体器件为装置饱和吸收体溶液的主体部分；当需要更换饱和吸收体溶液时，可将废弃溶液通过溶液输出口排出，通过控制拉动阀门开关B的速度来控制混合溶液的排出量。

进一步，材料制备部分中，所述容器按照光纤FC/PC结构设计，所述材质是铝、铁或镁铝合金中的任意一种。

进一步，材料制备部分中，所述材料注入口A用于注入不同的饱和吸收体材料；所述材料注入口B则为表面活性剂材料注入端口。

进一步，所述饱和吸收体材料为碳纳米材料、金纳米材料、拓扑绝缘体材料或硫化铜纳米材料中的任意一种或几种。

进一步，所述表面活性剂是水、乙醇、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)、聚乙烯醇(PVA)、SU8聚合物或苯乙烯二甲基丙烯酸甲酯共聚物(SMMA)中的任意一种或几种。

进一步，所述饱和吸收体材料和表面活性剂的混合比例是0.01～100。

进一步，器件部分中，所述光纤接口是普通单模光纤、保偏光纤或多模光纤中的任意一种。

进一步，所述溶液注入速度为0.01mL/s～1L/s，溶液排出速度为0.01mL/s～1L/s。

本发明的另一目的在于提供一种可饱和吸收体系统的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，采用“晶种法”合成制备出金纳米材料，将10mL金纳米材料通过材料注入口A注入混合容器中。

步骤二，将浓度为1.5wt％的羧甲基纤维素钠(NaCMC)水溶液按体积比为1:1的比例通过材料注入口注入进混合容器中，并在混合容器中进行均匀搅拌。

步骤三，通过控制阀门拉动开关A，将5～10mL步骤二得到的混合溶液注入到饱和吸收体器件中，完成饱和吸收体器件的制备。

本发明的另一目的在于提供一种搭载所述的可饱和吸收体系统的搭载脉冲激光设备。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供了一种饱和吸收特性可调节的光纤型可饱和吸收体器件，在不改变材料自身结构、形貌等特性的前提下，利用该器件可以通过控制材料的浓度、组分等特性来调控饱和吸收体器件的性能参数，恰好可以满足不同种类脉冲激光产生的要求。不同种类的脉冲光纤激光器在不同领域有着广泛应用，如材料制备领域需要大能量的激光器，通过调节可饱和吸收体参数获得调Q脉冲激光器可以满足此需求；在医疗领域及精密加工领域，通常需要超短脉冲激光，通过调节可饱和吸收体参数，获得飞秒脉冲激光器可以脉冲此需求；此外，在光纤传感、军事以及基础研究领域脉冲激光器也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。

与之前的光纤型可饱和吸收体器件相比，该方式在不改变激光腔内部结构情况下，通过简单调节注入材料的配比方式，分别实现了调Q脉冲激光输出、锁模激光输出，灵活地调节了脉冲产生方式。

对比的技术效果或者实验效果。

如图10所示，在不改变可饱和吸收体器件结构的前提下，仅通过改变饱和吸收体溶液的数量，便在通讯波段1.5微米实现了可调谐的调Q脉冲激光输出。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。

图1是本发明实施例提供的可饱和吸收体系统结构示意图。

图2是本发明实施例提供的可饱和吸收体系统结构划分示意图。

图3是本发明实施例提供的可饱和吸收体系统的制备方法流程图。

图4是本发明实施例提供的饱和吸收特性可调的全光纤型可饱和吸收体器件的流程原理图。

图5是本发明实施例提供的基于该可饱和吸收体器件的调Q光纤激光器结构示意图。

图6是本发明实施例提供的制备的可饱和吸收体器件在用于1560nm调Q激光器中的输出光谱和脉冲串数据示意图。

图7是本发明实施例提供的基于该可饱和吸收体器件的锁模光纤激光器结构示意图。

图8是本发明实施例提供的制备的可饱和吸收体器件在用于1560nm锁模激光器中的输出光谱和脉冲串数据示意图。

图9是本发明实施例提供的进行可调谐调Q光纤激光器测试，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，将制备的可饱和吸收体器件置于光纤激光器中示意图。

图10是本发明实施例提供的通过改变饱和吸收体器件中剩余液体的数量及调节半导体激光器的泵浦功率，实现中心波长为60nm的可调谐调Q脉冲激光输出实验结果图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种饱和吸收特性可调节的光纤型可饱和吸收体器件，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的可饱和吸收体系统(饱和吸收特性可调节的光纤型可饱和吸收体器件)包括材料制备部分和器件部分。所述材料制备部分包括容器本体、材料注入口A、材料注入口B、溶液注入口、搅拌装置、搅拌器件、阀门拉动开关A；所述器件部分包括光纤接口、器件支架及底座A、器件支架及底座B、饱和吸收体器件、阀门拉动开关B、溶液输出口。

本发明实施例提供的材料制备部分中，所述容器按照光纤FC/PC结构设计，所述材质是铝、铁或镁铝合金中的任意一种。

本发明实施例提供的材料制备部分中，所述材料注入口A用于注入不同的饱和吸收体材料；所述材料注入口B则为表面活性剂材料注入端口。

本发明实施例提供的饱和吸收体材料为碳纳米材料、金纳米材料、拓扑绝缘体材料或硫化铜纳米材料中的任意一种或几种；所述表面活性剂是水、乙醇、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)、聚乙烯醇(PVA)、SU8聚合物或苯乙烯二甲基丙烯酸甲酯共聚物(SMMA)中的任意一种或几种。

本发明实施例提供的饱和吸收体材料和表面活性剂的混合比例是0.01～100。

本发明实施例提供的器件部分中，所述光纤接口是普通单模光纤、保偏光纤或多模光纤中的任意一种。

本发明实施例提供的溶液注入速度为0.01mL/s～1L/s，溶液排出速度为0.01mL/s～1L/s。

如图3所示，本发明实施例提供的可饱和吸收体系统的制备方法(饱和吸收特性可调节的光纤型可饱和吸收体器件的制备方法)包括以下步骤：

S101，采用“晶种法”合成制备出金纳米材料，将10mL金纳米材料通过材料注入口A注入混合容器中。

S102，将浓度为1.5wt％的羧甲基纤维素钠(NaCMC)水溶液按体积比为1:1的比例通过材料注入口注入进混合容器中，并在混合容器中进行均匀搅拌。

S103，通过控制阀门拉动开关A，将S102得到的5～10mL混合溶液注入到饱和吸收体器件中，完成饱和吸收体器件的制备。

下面结合术语解释对本发明作进一步描述。

(1)可饱和吸收体(Saturable absorber,SA)：是一种透过率与入射光强相关的器件，当入射光强度较低时，会对入射光产生较强的吸收；当入射光强度较高时，会产生漂白作用，成透明状态，对光近似无吸收作用，即产生饱和吸收效应。利用调制的这个特点，可以在光纤激光领域实现脉冲激光输出。

(2)饱和强度：使饱和吸收体达到漂白透明(即透过率最大时)状态的光脉冲强度。

(3)调制深度：脉冲注入可饱和吸收体时反射率/透过率的最大变化量，即可被强脉冲漂白的能力，它主要取决于吸收体的材料、厚度等。

(4)调Q：实现超短脉冲输出方式之一，脉冲宽度为μs-ns量级。

(5)锁模：实现超短脉冲输出方式之一，脉冲宽度为ps-fs量级。

下面结合实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

如图1所示，该器件结构主要分两大部分，材料制备部分及器件部分。材料注入口A主要用于注入不同的饱和吸收体材料，包括碳纳米材料、金属纳米材料等。为了使得饱和吸收体材料分散的更加均匀，通常会选择将其与表面活性剂材料进行混合，材料注入口B则为表面活性剂材料注入端口。将材料分别通过注入口注入到容器中进行混合，利用搅拌器件进行均与混合后，通过控制阀门拉动开关A，实现可饱和吸收体溶液向饱和吸收体器件部分的注入。该饱和吸收体器件为光纤接口，溶液只存在于中心部分，通过设置溶液的混合比例实现饱和吸收体浓度的调节，进而调节其饱和吸收参数；如需更换饱和吸收体溶剂，则只需打开阀门拉动开关B即可将饱和吸收体器件内的溶剂全部排出，更换新的饱和吸收体溶剂。

上述方案中材料注入口A为饱和吸收体材料注入口，饱和吸收体材料可以是碳纳米管、石墨烯、黑磷、拓扑绝缘体、金纳米材料、硫化铜纳米晶等材料；材料注入口B为表面活性剂注入口，表面活性剂可以是水、酒精、羧甲基纤维素钠溶液、聚乙烯醇溶液等材料；二者的混合比例可以是0.01～100。光纤接口可以是普通单模光纤、保偏光纤、多模光纤等。溶液注入速度可以为0.01mL/s～1L/s。溶液排出速度可以为0.01mL/s～1L/s。

本发明实施例提供的饱和吸收特性可调节的光纤型可饱和吸收体器件结构划分示意图如图2所示。

实施例2

通过利用该器件，可以在不改变光纤激光器整体腔型结构的基础上，无需频繁更换饱和吸收体器件，通过简单调控饱和吸收体的混合配比等调控饱和吸收体器件的参数，实现不同种类(锁模、调Q)及不同激光特性(fs-μs)的脉冲激光器。

该方案的结构示意图如图1所示，主要包含两部分，材料制备部分及器件部分。其流程示意图如图4所示，简单流程如下，将材料A、材料B分别注入混合容器，通过混合容器的均与混合，制备出饱和吸收体溶剂，进一步通过控制注入开关，可以调节注入饱和吸收体器件的溶剂的量。如需更换材料时，通过控制排出开关，即可实现饱和吸收体溶剂的更换。

本发明所述的可饱和吸收体器件由材料注入、材料混合及饱和吸收体器件主体三部分组成。

本发明涉及的饱和吸收体材料可以是碳纳米材料、金纳米材料、拓扑绝缘体材料以及硫化铜纳米材料。

本发明涉及的表面活性剂材料可以是水、乙醇、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)，所使用的材料可以是上面涉及的材料中的一种或几种。

将表面活性剂材料和饱和吸收体材料结合到一起得到可饱和吸收体溶剂。

经过优化选择，实施例中使用的表面活性剂材料为羧甲基纤维素钠(NaCMC)；饱和吸收体材料为金纳米棒；在此步骤中，可以将上述表面活性剂材料通过混合的方法，使之与金纳米材料结合在一起。

本发明涉及的容器按照光纤FC/PC结构设计，材质可以是铝、铁、镁铝合金等金属材料。

下面结合实验对本发明作进一步描述。

本实验选取的是运行于1560nm波段处的环形腔光纤激光器，使用的饱和吸收体材料为金纳米材料，使用的表面活性剂为羧甲基纤维素钠水溶液。将制备的可饱和吸收体器件用于此激光器时，通过调节饱和吸收体器件的参数，分别实现了调Q脉冲激光和锁模脉冲激光输出。

实验1：基于该饱和吸收体器件的调Q脉冲激光输出

1、样品制备过程

采用“晶种法”合成制备出金纳米材料，将10mL金纳米材料通过材料注入口A注入混合容器中；随后，将浓度为1.5wt％的羧甲基纤维素钠(NaCMC)水溶液按体积比为1:1的比例通过材料注入口注入进混合容器中，并在混合容器中进行均匀搅拌。通过控制阀门拉动开关A，将5mL上述混合溶液注入到饱和吸收体器件中，完成饱和吸收体器件的制备。

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，将制备的可饱和吸收体器件置于光纤激光器中，如图5所示，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，实现脉冲宽度为4.8微秒的调Q脉冲激光输出，实验结果如图6所示。

实验2：基于该饱和吸收体器件的锁模脉冲激光输出

1、样品制备过程

采用“晶种法”合成制备出金纳米材料棒，将10mL金纳米材料棒通过材料注入口A注入混合容器中；随后，将浓度为1.5wt％的羧甲基纤维素钠(NaCMC)水溶液按体积比为1:1的比例通过材料注入口注入进混合容器中，并在混合容器中进行均匀搅拌。通过控制阀门拉动开关A，将10mL上述混合溶液注入到饱和吸收体器件中，完成饱和吸收体器件的制备。

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，将制备的可饱和吸收体器件置于光纤激光器中，如图7所示，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，实现脉冲宽度为200飞秒的锁模脉冲激光输出，实验结果如图8所示。

表1上述两种饱和吸收体器件饱和吸收特性的对比结果

溶剂体积/性能指标	5mL	10mL
			调制深度(％)	1.84	3.8
非饱和损耗(％)	28.0	42.1
			饱和强度(MW/cm<sup>2</sup>)	5.1	17

与之前的光纤型可饱和吸收体器件相比，该方式在不改变激光腔内部结构情况下，通过简单调节注入材料的配比方式，分别实现了调Q脉冲激光输出、锁模激光输出，灵活地调节了脉冲产生方式。

材料注入口A和B注入的材料可以选择互换，也可以达到类似效果，仅是方案的一种改变，并非创新了器件。此外，也可以继续增加材料注入口的数量，实现多种材料的同时混合。

实施例3

通过利用该器件，可以在不改变光纤激光器整体腔型结构的基础上，无需频繁更换饱和吸收体器件，通过简单调控饱和吸收体溶液的数量来调控饱和吸收体器件的参数，实现宽波段可调谐脉冲激光器。

该方案的结构示意图如图1所示，主要包含两部分，材料制备部分及器件部分。其流程示意图如图4所示，简单流程如下，将材料A、材料B分别注入混合容器，通过混合容器的均与混合，制备出饱和吸收体溶剂，进一步通过控制注入开关，可以调节注入饱和吸收体器件的溶剂的量。如需更换材料时，通过控制排出开关，即可实现饱和吸收体溶剂的更换。饱和吸收体器件中溶液的数量可以通过调控阀门B来调节输出溶液的速度及剂量，进一步调控可饱和吸收体器件的饱和吸收特性及参数。下面结合实验对本发明作进一步描述。

本实验选取的是运行于1560nm波段处的环形腔光纤激光器，使用的饱和吸收体材料为硫化铜纳米晶材料，使用的表面活性剂为羧甲基纤维素钠水溶液。将制备的可饱和吸收体器件用于此激光器时，通过调节饱和吸收体器件的参数，实现了宽波段可调谐的调Q脉冲激光输出。

实验1：基于该饱和吸收体器件的可调谐调Q脉冲激光输出

1、样品制备过程

采用“热喷射法”合成制备出硫化铜纳米晶材料，将10mL硫化铜纳米晶材料通过材料注入口A注入混合容器中；随后，将浓度为1.5wt％的羧甲基纤维素钠(NaCMC)水溶液按体积比为1:1的比例通过材料注入口注入进混合容器中，并在混合容器中进行均匀搅拌。通过控制阀门拉动开关A，将4mL上述混合溶液注入到饱和吸收体器件中，完成饱和吸收体器件的制备。通过调控阀门拉动开关B，可以控制饱和吸收体器件中剩余溶液的剂量，分别为3mL、2mL及1mL。进而改变饱和吸收体的特征参数。

2、进行可调谐调Q光纤激光器测试，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，将制备的可饱和吸收体器件置于光纤激光器中，如图9所示。通过改变饱和吸收体器件中剩余液体的数量及调节半导体激光器的泵浦功率，实现中心波长为60nm的可调谐调Q脉冲激光输出，实验结果如图10所示。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可饱和吸收体系统，其特征在于，所述可饱和吸收体系统包括：

材料制备部分和器件部分；

所述材料制备部分包括容器本体、材料注入口A、材料注入口B、溶液注入口、搅拌装置、搅拌器件、阀门拉动开关A；

材料注入口A和B分别位于容器本体的两侧，用于不同材料的注入；搅拌器件与搅拌装置结合在一起，用于将材料A、B的均匀混合；混合后的溶液通过溶液注入口进入到饱和吸收体器件部分，通过控制拉动阀门开关A的速度控制混合溶液的输入量；

所述器件部分包括光纤接口、器件支架及底座A、器件支架及底座B、饱和吸收体器件、阀门拉动开关B、溶液输出口；

器件部分置于光纤激光器中，光纤接口用于连接两端输入及输出光纤，传导光信号；器件支架及底座A、B用于将饱和吸收体器件固定在光学平台或者激光器底板；需要更换饱和吸收体溶液时，将废弃溶液通过溶液输出口排出，通过控制拉动阀门开关B的速度控制混合溶液的排出量。

2.如权利要求1所述的可饱和吸收体系统，其特征在于，材料制备部分中，所述容器采用光纤FC/PC结构，所述容器的材质是铝、铁或镁铝合金中的任意一种。

3.如权利要求1所述的可饱和吸收体系统，其特征在于，材料制备部分中，所述材料注入口A用于注入不同的饱和吸收体材料；所述材料注入口B则为表面活性剂材料注入端口。

4.如权利要求3所述的可饱和吸收体系统，其特征在于，所述饱和吸收体材料为碳纳米材料、金纳米材料、拓扑绝缘体材料或硫化铜纳米材料中的任意一种或几种。

5.如权利要求3所述的可饱和吸收体系统，其特征在于，所述表面活性剂是水、乙醇、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)、聚乙烯醇(PVA)、SU8聚合物或苯乙烯二甲基丙烯酸甲酯共聚物(SMMA)中的任意一种或几种。

6.如权利要求3所述的可饱和吸收体系统，其特征在于，所述饱和吸收体材料和表面活性剂的混合比例是0.01～100。

7.如权利要求1所述的可饱和吸收体系统，其特征在于，器件部分中，所述光纤接口是普通单模光纤、保偏光纤或多模光纤中的任意一种。

8.如权利要求1所述的可饱和吸收体系统，其特征在于，所述溶液注入速度为0.01mL/s～1L/s，溶液排出速度为0.01mL/s～1L/s。

9.一种如权利要求1～8任意一项所述的可饱和吸收体系统的制备方法，其特征在于，所述可饱和吸收体系统的制备方法包括以下步骤：

步骤一，采用“晶种法”合成制备出金纳米材料，将10mL金纳米材料通过材料注入口A注入混合容器中；

步骤二，将浓度为1.5wt％的羧甲基纤维素钠(NaCMC)水溶液按体积比为1:1的比例通过材料注入口注入进混合容器中，并在混合容器中进行均匀搅拌；

步骤三，通过控制阀门拉动开关A，将5～10mL步骤二得到的混合溶液注入到饱和吸收体器件中，完成饱和吸收体器件的制备。

10.一种搭载权利要求1～8任意一项所述的可饱和吸收体系统的搭载脉冲激光设备。

Images