[发明专利]一种可饱和吸收体的制备方法及光纤激光器

说明书

本发明公开了一种可饱和吸收体的制备方法，包括将掺铯氧化钨纳米棒、成膜剂和水混合形成混合液；将混合液经超声机进行超声分散形成悬浮液；将悬浮液涂于玻璃表面，干燥后获得掺铯氧化钨纳米棒的可饱和吸收体。以掺铯氧化钨纳米棒和成膜剂作为原料，制备可饱和吸收体，方法简单，普适性强。此外，本发明还公开了使用上述可饱和吸收体的脉冲光纤激光器，为脉冲光纤激光器性能优化及更长波段中红外脉冲光纤激光器的实现提供了可能，可极大的降低应用成本。

技术领域

本发明涉及脉冲激光领域，特别涉及一种可饱和吸收体的制备方法、可饱和吸收体及激光器。

背景技术

光纤激光器一直是激光领域的热点研究对象，特别是脉冲光纤激光器，不仅具有高的峰值功率、大的脉冲能量、以及可达飞秒量级的脉冲宽度，且具有集成度高、光束质量好、易于维护等突出特点，使其在工业加工、激光通信、生物医疗、科学研究、军事等领域有着广泛的应用。实际应用的需求，要求着脉冲光纤激光器小型化、多波长化、核心器件功能化与低成本化发展。因此，脉冲光纤激光器相关技术的不断更新与性能的持续优化一直是领域内的研究热点。

调Q与锁模技术是实现脉冲光纤激光器的两种重要技术，调Q技术可以实现脉冲宽度与重复频率可调的大能量的长脉冲激光，锁模技术可以实现脉冲宽度为飞秒量级的超短脉冲激光。其中这两种技术又有主动与被动之分，即主动/被动调Q与锁模技术，采取相应技术的光纤激光器称之为主动/被动调Q与锁模光纤激光器。基于主动调制技术的激光器，需要在激光器中引入需要驱动的声光或电光调制器，激光系统结构复杂、集成度低、成本较高，且易受外界环境因素变化的影响，导致激光器输出稳定性较差。基于被动调制技术的调Q或锁模光纤激光器主要是基于可饱和吸收效应完成脉冲调制过程，激光系统结构更加紧凑、输出稳定性更好，且易于实现高集成全光纤化结构。如半导体可饱和吸收镜，碳纳米管、金纳米棒、石墨烯、黑磷等材料被用来制备成可饱和吸收体器件，实现被动调Q或锁模激光输出。这些材料表现出了良好的可饱和吸收体特性，如较高的非线性系数、快速的响应恢复时间。但仍存一些不足，如半导体可饱和吸收镜热损伤阈值低，且非线性吸收带宽较窄；碳纳米管与金纳米棒吸收特性与管径及长径比有关，易引入一定的非线性吸收损耗。石墨烯与黑磷等二维材料具有上百纳米的尺寸，在溶液中分散性不佳，易劣化可饱和吸收体性能，影响脉冲激光器稳定性。且石墨烯可饱和吸收体调制深度相对较低，不利于超短脉冲的实现。

因此，对高性能的新型可饱和吸收体的探索具有重要意义，如制备工艺简单、成本低、参数调控灵活，特别是非线性吸收带宽较宽的可饱和吸收体，可实现多波段脉冲激光输出。

发明内容

本发明提出了一种新型可饱和吸收体材料，由掺铯氧化钨纳米棒和成膜剂混合后干燥制成，并将制得的可饱和吸收体应用于激光器，表现出优异的性能，实现稳定的激光输出。

本发明的技术方案为：

一种可饱和吸收体的制备方法，包括：

将掺铯氧化钨纳米棒、成膜剂和水混合形成混合液；

并对所述混合液进行超声分散形成悬浮液；

将所述悬浮液涂于玻璃表面，干燥后获得掺铯氧化钨纳米棒的可饱和吸收体。

优选的是，所述成膜剂为包括聚乙烯吡咯烷酮和羧甲基纤维素钠中的一种或几种。

优选的是，所述掺铯氧化钨纳米棒的制备，包括如下步骤：

将氯化钨加入到无水乙醇中，制备得到氯化钨醇溶液；

向所述氯化钨醇溶液中加入氢氧化铯后再加入醋酸溶液，制成前驱体溶液；

将所述前驱体溶液置于反应釜中，得到掺铯氧化钨纳米棒溶液；

将所述掺铯氧化钨纳米棒溶液离心静置后，去掉上层溶液，得到掺铯氧化钨纳米棒。

优选的是，所述反应釜的温度为200℃～240℃。