[发明专利]一种基于δ-MnO2

说明书

本发明公开了一种基于δ‑MnO₂纳米片的可饱和吸收体、制备方法及被动调Q光纤激光器方面的应用，属于光纤激光技术领域。本发明所提供的可饱和吸收体是具有1～2单层的超薄δ‑MnO₂纳米片。所述的δ‑MnO₂纳米片具有可饱和吸收特性，在调Q激光器中起到调节Q值的作用。在泵浦初期，环形腔内掺铒光纤产生较弱的荧光，在可饱和吸收体中透过率很低，腔内处于低Q值状态，不能形成激光振荡；随着泵浦光持续作用，腔内荧光光强逐渐增强，当光强超过可饱和吸收体的光漂白阈值时，可饱和吸收体的透过率变大，可饱和吸收体对光呈现透明特性，腔内损耗减小，Q值迅速增大，谐振腔中迅速建立起激光振荡，产生调Q脉冲激光。

技术领域

本发明属于光纤激光技术领域，具体涉及一种基于δ-MnO₂纳米片的可饱和吸收体、制备方法及其在被动调Q光纤激光器方面的应用。

背景技术

调Q光纤激光器因具有脉冲宽度与重复频率可调、脉冲能量高等特点被广泛应用于激光雷达、环境探测、微加工等领域。根据调Q的方式可分为主动调Q 和被动调Q。与主动调Q光纤激光器相比，被动调Q光纤激光器具有结构紧凑、集成度高、制作成本低等特点。二维结构的纳米材料具有宽波段饱和吸收特性、超快载流子动力学、恢复时间短等优点，目前已被广泛用作可饱和吸收体构建脉冲激光。这些二维结构的纳米材料包括石墨烯、拓扑绝缘体、过渡金属二硫化物、黑磷等材料。然而，这些二维纳米材料在用作可饱和吸收体时仍存在一些缺点。例如，石墨烯的调制深度较低；二维拓扑绝缘体制备工艺复杂；大多数层状过渡金属二价化合物具有较大的带隙并且需要对缺陷进行复杂的调控，不宜用作可饱和吸收体；而黑磷的化学稳定性较差，在空气中很容易被氧化。因此，研究人员一直致力于高性能新型二维材料可饱和吸收体的研究，进而研制高质量的脉冲激光器。

发明内容

针对现有技术中存在上述问题，本发明的目的是提供一种基于δ-MnO₂纳米片的可饱和吸收体、制备方法及其在被动调Q光纤激光器方面的应用。本发明所提供的可饱和吸收体是具有1～2单层的超薄δ-MnO₂纳米片。所述的δ-MnO₂纳米片具有可饱和吸收特性，在调Q激光器中起到调节Q值的作用。在泵浦初期，环形腔内掺铒光纤产生较弱的荧光，在可饱和吸收体中透过率很低，腔内处于低Q值状态，不能形成激光振荡；随着泵浦光持续作用，腔内荧光光强逐渐增强，当光强超过可饱和吸收体的光漂白阈值时，可饱和吸收体的透过率变大，可饱和吸收体对光呈现透明特性，腔内损耗减小，Q值迅速增大，谐振腔中迅速建立起激光振荡，产生调Q脉冲激光。

本发明提供的可饱和吸收体，通过如下技术方法实现：

一种基于δ-MnO₂纳米片的可饱和吸收体的制备方法，具体步骤如下：

(1)、δ-MnO₂纳米片的制备：以十二烷基磺酸钠做还原剂，高锰酸钾做氧化剂，利用氧化还原反应，通过自上而下的方法制备得到；

(2)、δ-MnO₂纳米片可饱和吸收体的制备，具体制备步骤如下:

A、将羧甲基纤维素钠溶解在去离子水中，持续搅拌6～8小时，制备得到质量分数为1％～20％的羧甲基纤维素钠成膜剂；

B、将制备得到的羧甲基纤维素钠成膜剂与δ-MnO₂纳米片的乙醇溶液按照体积比1:1～1:2混合，超声分散均匀；

C、将得到混合液旋涂在基底，在室温下自然干燥后即得δ-MnO₂纳米片可饱和吸收体。

优选地，步骤(1)所述的δ-MnO₂纳米片的制备，具体步骤如下：

A、将十二烷基磺酸钠和硫酸溶液按照体积比为25:1-18:1加入到去离子水中，并升温至95℃连续搅拌15分钟；