專(zhuān)利名稱(chēng)：可飽和吸收復(fù)合材料墨水、制備方法及基于該墨水的光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于激光和光電子器件領(lǐng)域，涉及一種可飽和吸收復(fù)合材料墨水、制備方法及基于該墨水的光纖激光器。
背景技術(shù)：
脈沖是指每間隔一定時(shí)間才發(fā)生一次的工作方式。以脈沖工作方式運(yùn)轉(zhuǎn)的激光器就是脈沖激光器。這類(lèi)激光脈沖能量大、切割質(zhì)量好，在加工類(lèi)激光產(chǎn)品中屬于高端產(chǎn)品，近年來(lái)在光通信系統(tǒng)、光電傳感、生物醫(yī)學(xué)、精密加工等方面得到了廣泛的應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)激光脈沖一般有鎖模和調(diào)Q兩種方式。鎖模激光器，是輸出光脈沖寬度在皮秒量級(jí)或更短的激光器的統(tǒng)稱(chēng)(I皮秒=IO-12秒)，具有峰值功率高、時(shí)間靈敏度高等特點(diǎn)。調(diào)Q激光器與鎖模激光器相比，一般產(chǎn)生脈沖重復(fù)頻率更低，脈沖持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，脈沖能量更高。目前產(chǎn)生鎖?；蛘{(diào)Q激光器一般有主動(dòng)方式和被動(dòng)方式兩類(lèi)技術(shù)。由于使用被動(dòng)方式產(chǎn)生脈沖無(wú)需外部電控器件，所以成為當(dāng)前脈沖激光應(yīng)用的首選技術(shù)。以被動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)激光脈沖的核心器件稱(chēng)為可飽和吸收體，是一種在激光工作波長(zhǎng)具有吸收率隨入射光功率增大而減小特征(也稱(chēng)光學(xué)可飽和吸收)的非線性光學(xué)器件。可飽和吸收體根據(jù)材料的不同，可具有多種不同器件結(jié)構(gòu)和形態(tài)。目前比較成熟的可飽和吸收體是半導(dǎo)體可飽和吸收鏡(SESAM)技術(shù)，其主要為依賴(lài)分子束外延(molecular beamepitaxy)制備而成的II1-V族化合物(如InGaAs, InP以及相關(guān)材料)多量子講結(jié)構(gòu)[I]。但在實(shí)際應(yīng)用中，卻存在著光譜帶寬受限、耦合難度大、損傷閾值低等一系列問(wèn)題。近年來(lái)，多種低維量 子材料，如單壁碳納米管、多壁碳納米管、石墨烯、半導(dǎo)體納米晶(也稱(chēng)半導(dǎo)體量子點(diǎn))、金屬納米晶(也稱(chēng)金屬納米顆粒)、拓?fù)浣^緣體納米晶(也稱(chēng)拓?fù)浣^緣體微片)等材料相繼被發(fā)現(xiàn)具有光學(xué)可飽和吸收特性，并被應(yīng)用在光纖激光器中產(chǎn)生脈沖激光。與傳統(tǒng)的SESAM技術(shù)相比，低維量子材料可飽和吸收體具有更優(yōu)秀的光學(xué)特性。目前該類(lèi)基于低維量子材料的可飽和吸收體制備主要通過(guò)以下兩種方法:(I)直接噴涂材料的固體粉末到光學(xué)元件上形成薄膜[8，9] ; (2)將材料分散到高分子或玻璃基質(zhì)中形成獨(dú)立的固態(tài)薄膜器件，并進(jìn)而耦合到激光器的中。目前這兩種可飽和吸收器件制備技術(shù)具有多種局限。例如:利用固體粉末噴涂方式制備的器件，往往會(huì)導(dǎo)致納米材料形成具有尺寸在激光器工作波長(zhǎng)量級(jí)或者更大的聚集體(aggregate)，這種聚集體的出現(xiàn)，可急劇增大可飽和吸收器件的散射損耗，同時(shí)更容易對(duì)器件產(chǎn)生光學(xué)損傷，限制了激光器的輸出功率、穩(wěn)定性和使用壽命。將材料分散到高分子或玻璃基質(zhì)中形成固態(tài)薄膜器件雖然可以降低聚集體的影響，但是由于所制備的可飽和吸收體是獨(dú)立光學(xué)元件，故其與激光器內(nèi)其他元件耦合需要光學(xué)膠水，或者通過(guò)一組光學(xué)透鏡等元件完成，這些元件間的相對(duì)位移對(duì)激光的可靠性和設(shè)計(jì)靈活性都帶來(lái)了很大的限制。更為重要的是，目前已報(bào)道的低維量子材料可飽和吸收器件僅含有一種可飽和吸收材料，所以其非線性吸收的參數(shù)，如恢復(fù)時(shí)間、調(diào)制深度(低輸入功率和高輸入功率時(shí)，器件光透射率的變化)通常為該單一可飽和吸收材料的本征光學(xué)屬性所決定，因而不能被很靈活地控制，嚴(yán)重限制了基于這些器件的脈沖激光器的參數(shù)優(yōu)化范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可飽和吸收復(fù)合材料墨水、制備方法及基于該墨水的光纖激光器，將低維量子材料(包括單壁碳納米管、多壁碳納米管、石墨烯、石墨烯納米帶、石墨烯量子點(diǎn)、半導(dǎo)體納米晶、金屬納米晶、拓?fù)浣^緣體納米晶)制備成具有光學(xué)可飽和吸收特性的復(fù)合材料墨水的方法；并提供了將該復(fù)合材料墨水，沉積于光纖激光器元件上實(shí)現(xiàn)鎖?；蛘哒{(diào)Q脈沖。其中低維量子材料可分為碳基納米材料和非碳基納米晶兩類(lèi)。碳基納米材料可包括單壁碳納米管、多壁碳納米管、石墨烯(也包括氧化石墨烯、還原氧化石墨烯)、石墨烯納米帶、石墨烯量子點(diǎn)；非碳基納米晶可包括半導(dǎo)體(硫化鑰、硫化鎢、硒化鑰、硒化鎢、碲化鑰、締化鶴、硫化鉛、硫化鋪、硫砸化鋪)納米晶、金屬(金、銀、招)納米晶、拓?fù)浣^緣體(砸化鉍、碲化鉍、碲化銻)納 米晶。制備本發(fā)明所述的復(fù)合材料墨水，兩種或者多種低維量子材料可全部為碳基納米材料，也可為碳基納米材料和非碳基納米晶材料的組合。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:
一種可飽和吸收復(fù)合材料墨水，包括具有光學(xué)可飽和吸收特性的低維量子材料和不具有光學(xué)可飽和吸收特性的水溶性高分子材料，其中低維量子材料的濃度為0.01g/L-5g/L，水溶性高分子的濃度為10g/L-200g/L，低維量子材料至少包含一種碳基納米材料；其中碳基納米材料占低維量子材料質(zhì)量的1%_100%。所述墨水中還包括表面活性劑，其濃度為5g/L_30g/L。所述低維量子材料可為碳基納米材料或非碳基的納米晶材料，其中碳基納米材料優(yōu)選單壁碳納米管、多壁碳納米管、石墨烯、石墨烯納米帶、石墨烯量子點(diǎn)；非碳基的納米晶材料包括半導(dǎo)體納米晶、金屬納米晶、拓?fù)浣^緣體納米晶，半導(dǎo)體納米晶中的半導(dǎo)體包括硫化鑰、硫化鶴、砸化鑰、砸化鶴、締化鑰、締化鶴、硫化鉛、硫化鋪、硫砸化鋪，金屬納米晶中的金屬包括金、銀、招，拓?fù)浣^緣體納米晶中的拓?fù)浣^緣體包括硒化秘、締化秘、締化鍊；表面活性劑包括十二烷基硫酸鈉(SDS)，十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)，四丁基溴化銨(TBA)，脫氧膽酸鈉(SDC)，十六烷基三甲基溴化銨(CTAB);水溶性高分子包括聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸胺(PAM)、纖維素(cellulose)。一種可飽和吸收復(fù)合材料墨水的制備方法，制備步驟如下:將具有可飽和吸收特性的低維量子材料和表面活性劑溶于水制備成分散液；將水溶性高分子材料制備成水溶液；將已經(jīng)制得的兩種溶液混合，經(jīng)過(guò)超聲處理后形成具有指定光學(xué)吸收特征的可飽和吸收復(fù)合材料墨水，其中其中低維量子材料的濃度為0.01g/L-5g/L，水溶性高分子的濃度為10g/L-200g/L,表面活性劑濃度為5g/L-30g/L。低維量子材料優(yōu)選單壁碳納米管、多壁碳納米管、石墨烯、石墨烯納米帶、石墨烯量子點(diǎn)、硫化鑰半導(dǎo)體納米晶、硫化鎢半導(dǎo)體納米晶、硒化鑰半導(dǎo)體納米晶、硒化鎢半導(dǎo)體納米晶、碲化鑰半導(dǎo)體納米晶、碲化鎢半導(dǎo)體納米晶、硫化鉛半導(dǎo)體納米晶、硫化鎘半導(dǎo)體納米晶、硫砸化鋪半導(dǎo)體納米晶，金納米晶、銀納米晶、招納米晶、砸化秘拓?fù)浣^緣體納米晶、締化秘拓?fù)浣^緣體納米晶、締化鍊拓?fù)浣^緣體納米晶；表面活性劑優(yōu)選十二燒基硫酸鈉，十二烷基苯磺酸鈉，四丁基溴化銨，脫氧膽酸鈉，十六烷基三甲基溴化銨；水溶性高分子材料優(yōu)選聚乙烯醇、聚丙烯酸胺、纖維素。上述低維量子材料分散液的制備方式有以下三種:
a.低維量子材料固態(tài)粉末，主要適用于單壁或者多壁碳納米管；利用表面活性劑，將低維量子材料固態(tài)粉末溶于水，通過(guò)常規(guī)條件下的超聲分散和離心處理后，得到低維量子材料固態(tài)粉末分散液；
b.低維量子材料的先驅(qū)塊體材料，利用表面活性劑，并通過(guò)液相處理生成低維量子材料的水溶液，主要適用于石墨烯、石墨烯納米帶、石墨烯量子點(diǎn)、半導(dǎo)體納米晶，以及拓?fù)浣^緣體納米晶；與上一方式類(lèi)似，采用長(zhǎng)時(shí)間超聲分散和離心處理后，得到水溶液；超聲分散時(shí)間不小于240分鐘。c.金屬納米晶，利用化學(xué)還原反應(yīng)，直接在水溶液中合成金屬納米晶的懸濁液。上述超聲分散在0-25° C間進(jìn)行1/6-5個(gè)小時(shí)；離心處理在10-30° C間進(jìn)行1-5個(gè)小時(shí)，離心轉(zhuǎn)速為每分鐘5000-30000轉(zhuǎn)；原料溶液的混合在普通室溫一80° C之間攪拌2-20個(gè)小時(shí)。一種基于可飽和吸收復(fù)合材料墨水的光纖激光器，光纖激光器包括諧振腔、泵浦源和泵浦隔離器，激光器諧振腔內(nèi)至少一個(gè)元件沉積有可飽和吸收復(fù)合材料墨水，光纖激光器諧振腔為環(huán)形腔或線性腔；環(huán)形諧振腔包括由非摻雜光纖依次連接泵浦-信號(hào)耦合器、增益光纖、信號(hào)隔離器、輸出耦合器成環(huán)；泵浦隔離器通過(guò)非摻雜光纖分別與泵浦源和泵浦耦合器連接。 諧振腔為線性腔，線性諧振腔包括由非摻雜光纖依次連接的全反射鏡、泵浦-信號(hào)耦合器、增益光纖和輸出耦合鏡，泵浦隔離器通過(guò)非摻雜光纖分別與泵浦源和泵浦耦合器連接；或線性諧振腔包括由非摻雜光纖依次連接的雙色鏡鍍膜、增益光纖和輸出耦合鏡，泵浦隔離器通過(guò)非摻雜光纖分別與泵浦源和雙色鏡鍍膜連接。增益光纖為摻雜光纖,其摻雜元素包括釹(Nd)、鐿(Yb)、鐠(Pr)、秘(Bi)、鉺(Er)、銩(Tm)、欽(Ho)中的一種或者多種；其光纖基質(zhì)可包括石英、硅酸鹽、磷酸鹽、碲酸鹽、氟化物；增益光纖的纖芯/包層結(jié)構(gòu)可為單包層或雙包層結(jié)構(gòu)。復(fù)合材料墨水可采用液相噴涂方式沉積在光纖激光器諧振腔的元件上。與傳統(tǒng)的直接噴涂固態(tài)粉末和高分子/玻璃薄膜等器件制備方法不同，復(fù)合材料墨水可采用液相噴涂方式制備可飽和吸收器件。所使用裝置可以為噴墨打印裝置，用于將復(fù)合材料墨水液滴以較高的空間分辨率沉積在光纖激光器元件上。通常，此種方法可將液滴沉積到預(yù)先處理成D-型光纖或者錐形光纖的光纖元件上。器件上可沉積單一液滴，也可沉積墨水液滴的序列。墨水液滴的序列可以具有周期性規(guī)則排布，如等間距排布；也可具有空間啁啾排布。典型的液滴的直徑可在5-100微米范圍內(nèi)通過(guò)噴嘴大小來(lái)控制。也可采用直接噴涂的方式，將可經(jīng)配比優(yōu)化的可飽和吸收墨水，均勻噴涂到具有平面特征的光纖器件上，如光纖端頭或者光纖端鏡上。可以通過(guò)反復(fù)噴涂來(lái)控制形成在端面上的墨水總量。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn):由于基于不同的可飽和吸收材料，通過(guò)調(diào)整不同低維量子材料的配比(如溶液體積比)，可靈活調(diào)控所得復(fù)合材料墨水的光學(xué)參數(shù)。通過(guò)這種復(fù)合材料墨水形成的飽和吸收體器件具有損傷閾值高、并且集成度好的特點(diǎn)；利用該器件可明顯提高光纖激光器的工作可靠性以及輸出功率穩(wěn)定性，也可簡(jiǎn)化激光器設(shè)計(jì)，節(jié)省成本。


圖1通過(guò)噴墨打印裝置，將復(fù)合材料墨水液滴沉積到D型光纖或者錐形光纖上形成的可飽和吸收體器件示意圖。圖2通過(guò)噴涂裝置將復(fù)合材料墨水液滴沉積到光纖端頭上形成透射型或者反射型的可飽和吸收體器件示意圖。圖3含有可飽和吸收墨水的環(huán)形腔光纖激光器結(jié)構(gòu)。圖4含有可飽和吸收墨水的線性腔光纖激光器結(jié)構(gòu)。圖5含有可飽和吸收墨水的線性腔光纖激光器結(jié)構(gòu)(泵浦從雙色鏡鍍膜入射)。
具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。在一個(gè)實(shí)例中，將5mg單壁碳納米管(SWNTs)粉末和50mg十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)溶于IOmL水，利用超聲分散(功率180W，溫度8_10 0C)處理120分鐘，將得到的碳納米管分散液進(jìn)行離心(25000g，溫度14 °C)，處理120分鐘，得到單壁碳納米管水溶液；將80mg石墨粉末和60mg脫氧膽酸鈉(SDC)溶于IOmL水，利用超聲分散(功率180W，溫度8-10°C)處理240分鐘，將得到的含有單層石墨烯和少數(shù)層石墨烯的分散液進(jìn)行離心(25000g，溫度14 °e)，處理60分鐘，得到石墨烯水溶液JfPVA以質(zhì)量百分比15%溶于水，在高速混合器中(15000g,室溫)處理10分鐘，形成PVA水溶液；將上述三種水溶液按照1:1:1的體積比混合均勻，形成可飽和吸收復(fù)合 材料墨水。在另一個(gè)實(shí)例中，將由朽1檬酸三鈉(trisodium citrate)還原的氯金酸(HCAA)約50mg的直徑20nm左右的金納米顆粒溶于IOmL水，利用超聲分散(功率180W，溫度8_10 0C)處理30分鐘，將得到的金納米顆粒分散液進(jìn)行離心(25000g，溫度14 °C)，處理60小時(shí)；將經(jīng)過(guò)催化化學(xué)氣相沉積(Catalytic Chemical Vapor Deposition)制備的雙壁碳納米管(DWNTs)經(jīng)過(guò)一系列提純處理后，和SDBS以質(zhì)量比1:4的比例溶于水，利用超聲分散(功率180W，溫度8-10 °C)處理120分鐘，將得到的雙壁碳納米管分散液進(jìn)行離心(25000g，溫度14 °C)，處理2.5小時(shí)；將羧甲基纖維素鈉(NaCMC)以重量百分比1%溶于水，在高速混合器中(15000g,室溫)處理10分鐘，形成NaCMC水溶液；將上述三種水溶液按照1:2:1的體積百分比混合均勻，形成可飽和吸收復(fù)合材料墨水。圖1給出了利用噴墨打印方式沉積可飽和吸收復(fù)合材料墨水到D型光纖或者錐形光纖上形成可飽和吸收器件示意圖。器件上可沉積單一液滴，也可沉積墨水液滴的序列。墨水液滴的序列可以具有周期性規(guī)則排布，如等間距排布；也可具有空間啁啾排布。典型的液滴的直徑在5-100微米范圍內(nèi)，可通過(guò)噴嘴大小來(lái)控制。圖2給出了利用噴涂方式沉積可飽和吸收復(fù)合材料墨水到光纖端頭上形成可飽和吸收器件示意圖。其中a為光纖插頭的氧化鋯陶瓷插芯，b為墨水噴涂到光纖端頭形成的薄膜，圖2上圖顯示的是透射型光纖插頭可飽和吸收器件；c為在信號(hào)波長(zhǎng)具有反射率的光學(xué)鍍膜，圖2下圖顯示的是反射型光纖插頭可飽和吸收器件。結(jié)合圖3，腔內(nèi)標(biāo)識(shí)“X”的位置代表可以集成可飽和吸收墨水液滴的光纖元件，且墨水液滴可以在一個(gè)或者多個(gè)標(biāo)有“X”的位置同時(shí)沉積。被沉積位置可被處理成為D型光纖或者錐形光纖，也可以處理成光纖插頭。光纖激光器包括諧振腔、泵浦源I和泵浦隔離器2，激光器諧振腔內(nèi)至少一個(gè)元件沉積有可飽和吸收復(fù)合材料墨水，光纖激光器諧振腔為環(huán)形腔；環(huán)形諧振腔包括由非摻雜光纖4依次連接泵浦-信號(hào)耦合器3、增益光纖5、信號(hào)隔離器6、輸出耦合器7成環(huán)；泵浦隔離器2通過(guò)非摻雜光纖4分別與泵浦源I和泵浦耦合器3連接。泵浦源I出射的泵浦光依次通過(guò)隔離器2、泵浦耦合器3進(jìn)入增益介質(zhì)5，增益介質(zhì)5的輸出光在共振腔內(nèi)依次通過(guò)泵浦耦合器3、輸出耦合器7，部分光通過(guò)輸出耦合器7輸出諧振腔外，其余光繼續(xù)沿光纖傳輸依次通過(guò)隔離器6、增益介質(zhì)5，形成諧振。泵浦-信號(hào)耦合器3，用于將泵浦光導(dǎo)入環(huán)形腔內(nèi)并與腔內(nèi)的信號(hào)光合并，增益光纖5摻雜有釹和鐿的金屬離子增益光纖，信號(hào)隔離器6用于控制腔內(nèi)信號(hào)光脈沖在一個(gè)方向上傳輸，在增益光纖5上沉積墨水，成為D型光纖。結(jié)合圖4，腔內(nèi)標(biāo)識(shí)“X”的位置代表可以集成可飽和吸收墨水液滴的元件，且墨水液滴可以在一個(gè)或者多個(gè)標(biāo)有“X”的位置同時(shí)沉積。其中非摻雜光纖4、增益光纖5可被處理成為D型光纖或者錐形光纖，也可以處理成透射型光纖插頭；全反射鏡8、輸出耦合鏡9可以處理成反射型光纖插頭。光纖激光器包括諧振腔、泵浦源I和泵浦隔離器2，諧振腔為線性腔，線性諧振腔包括由非摻雜光纖4依次連接的全反射鏡8、泵浦-信號(hào)耦合器3、增益光纖5和輸出耦合鏡9，泵浦隔離器2通過(guò)非摻雜光纖4分別與泵浦源I和泵浦耦合器3連接。其中泵浦源I出射的泵浦光依次通過(guò)隔離器2、泵浦耦合器3進(jìn)入增益介質(zhì)5，增益介質(zhì)5的輸出光在共振腔內(nèi)被輸出耦合鏡9反射，部分光通過(guò)輸出耦合鏡9輸出腔外，其余反射光依次通過(guò)增益介質(zhì)5、泵浦耦合器3，被全反射鏡8反射，形成諧振。泵浦-信號(hào)耦合器3，用于將泵浦光導(dǎo)入環(huán)形腔內(nèi)并與腔內(nèi)的信號(hào)光合并，增益光纖5摻雜有鉺的金屬離子增益光纖，信號(hào)隔離器6用于控制腔內(nèi)信號(hào)光脈沖在一個(gè)方向上傳輸，在非摻雜光纖4上沉積墨水，成為錐形光纖。結(jié)合圖5，腔內(nèi)標(biāo)識(shí)“X”的位置代表可以集成可飽和吸收墨水液滴的元件，且墨水液滴可以在一個(gè)或者多個(gè)標(biāo)有“X”的位置同時(shí)沉積。非摻雜光纖4、增益光纖5可被處理成為D型光纖或者錐形光纖，也可以處理成透射型光纖插頭；輸出耦合鏡9、雙色鏡鍍膜10可以處理成反射式光纖插頭。線性諧振腔包括由非摻雜光纖4依次連接的雙色鏡鍍膜10、增益光纖5和輸出耦合鏡9，泵浦隔離器2通過(guò)非摻雜光纖4分別與泵浦源I和雙色鏡鍍膜10連接；非摻雜光纖4被處理成為透射型光纖插頭，輸出耦合鏡9處理成反射式光纖插頭。其中泵浦源I出射的泵浦光依次通過(guò)隔離器2、雙色鏡鍍膜10進(jìn)入增益介質(zhì)5，增益介質(zhì)5的輸出光在共振腔內(nèi)被輸出耦合鏡9反射，部分光通過(guò)輸出耦合鏡9輸出腔外，其余反射光依次通過(guò)增益介質(zhì)5、雙色鏡鍍膜10，信號(hào)波長(zhǎng)被雙色鏡鍍膜10反射，形成諧振。雙色 鏡鍍膜10泵浦波長(zhǎng)上具有高透過(guò)率(>95%)在信號(hào)波長(zhǎng)具有高反射率(>95%)的雙色鏡鍍膜。
權(quán)利要求
1.一種可飽和吸收復(fù)合材料墨水，其特征在于:包括具有光學(xué)可飽和吸收特性的低維量子材料和不具有光學(xué)可飽和吸收特性的水溶性高分子材料，其中低維量子材料的濃度為0.01g/L-5g/L，水溶性高分子的濃度為10g/L-200g/L，低維量子材料至少包含一種碳基納米材料；其中碳基納米材料占低維量子材料質(zhì)量的1%-100%。
2.如權(quán)利要求1所述的一種可飽和吸收復(fù)合材料墨水，其特征在于:所述墨水中還包括表面活性劑，其濃度為5g/L-30g/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可飽和吸收復(fù)合材料墨水，其特征在于:碳基納米材料優(yōu)選單壁碳納米管、多壁碳納米管、石墨烯、石墨烯納米帶或石墨烯量子點(diǎn)；非碳基的納米晶材料為半導(dǎo)體納米晶、金屬納米晶或拓?fù)浣^緣體納米晶。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的可飽和吸收復(fù)合材料墨水，其特征在于:半導(dǎo)體納米晶中的半導(dǎo)體優(yōu)選硫化鑰、硫化鶴、砸化鑰、砸化鶴、締化鑰、締化鶴、硫化鉛、硫化鋪、硫砸化鎘，金屬納米晶中的金屬優(yōu)選金、銀、鋁，拓?fù)浣^緣體納米晶中的拓?fù)浣^緣體包括硒化鉍、碲化鉍、碲化銻；表面活性劑優(yōu)選十二烷基硫酸鈉，十二烷基苯磺酸鈉，四丁基溴化銨，脫氧膽酸鈉，十六烷基三甲基溴化銨；水溶性高分子優(yōu)選聚乙烯醇、聚丙烯酸胺、纖維素。
5.一種基于權(quán)利要求1所述的可飽和吸收復(fù)合材料墨水的制備方法，其特征在于，制備步驟如下:將具有可飽和吸收特性的低維量子材料和表面活性劑溶于水制備成分散液；將水溶性高分子材料制備成水溶液；將已經(jīng)制得的兩種溶液混合，經(jīng)過(guò)超聲處理后形成具有指定光學(xué)吸收特征的可飽和吸收復(fù)合材料墨水，其中其中低維量子材料的濃度為0.0lg/L-5g/L，水溶性高分子的濃度為10g/L-200g/L，表面活性劑濃度為5g/L_30g/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可飽和吸收復(fù)合材料墨水的制備方法，其特征在于:低維量子材料優(yōu)選單壁碳納米管、多壁碳納米管、石墨烯、石墨烯納米帶、石墨烯量子點(diǎn)、硫化鑰半導(dǎo)體納米晶、硫化鎢半導(dǎo)體納米晶、硒化鑰半導(dǎo)體納米晶、硒化鎢半導(dǎo)體納米晶、碲化鑰半導(dǎo)體納米晶、碲化鎢半導(dǎo)體納米晶、硫化鉛半導(dǎo)體納米晶、硫化鎘半導(dǎo)體納米晶、硫硒化鎘半導(dǎo)體納米晶，金納米晶、銀納米晶、鋁納米晶、硒化鉍拓?fù)浣^緣體納米晶、碲化鉍拓?fù)浣^緣體納米晶、締化鍊拓?fù)浣^緣體納米晶；表面活性劑優(yōu)選十二燒基硫酸納，十二燒基苯橫酸鈉，四丁基溴化銨，脫氧膽酸鈉，十六烷基三甲基溴化銨；水溶性高分子材料優(yōu)選聚乙烯醇、聚丙烯酸胺、纖維素。
7.基于可飽和吸收復(fù)合材料墨水的光纖激光器，其特征在于:光纖激光器包括諧振腔、泵浦源(I)和泵浦隔離器(2)，光纖激光器諧振腔為環(huán)形腔或線性腔；環(huán)形諧振腔包括由非摻雜光纖(4)依次連接泵浦-信號(hào)耦合器(3)、增益光纖(5)、信號(hào)隔離器(6)、輸出耦合器(7 )成環(huán)；泵浦隔離器(2 )通過(guò)非摻雜光纖(4 )分別與泵浦源(I)和泵浦耦合器(3 )連接；激光器諧振腔內(nèi)至少一個(gè)元件沉積有可飽和吸收復(fù)合材料墨水。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于可飽和吸收復(fù)合材料墨水的光纖激光器，其特征在于:光纖激光器包括諧振腔、泵浦源(I)和泵浦隔離器(2)，諧振腔為線性腔，線性諧振腔包括由非摻雜光纖(4 )依次連接的全反射鏡(8 )、泵浦-信號(hào)I禹合器(3 )、增益光纖(5 )和輸出率禹合鏡(9 )，泵浦隔離器(2 )通過(guò)非摻雜光纖(4 )分別與泵浦源(I)和泵浦耦合器(3 )連接；或線性諧振腔包括由非摻雜光纖(4)依次連接的雙色鏡鍍膜(10)、增益光纖(5)和輸出耦合鏡(9)，泵浦隔離器(2)通過(guò)非摻雜光纖(4)分別與泵浦源(I)和雙色鏡鍍膜(10)連接；激光器諧振腔內(nèi)至少一個(gè)元件沉積有可飽和吸收復(fù)合材料墨水。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的基于可飽和吸收復(fù)合材料墨水的光纖激光器，其特征在于:增益光纖(5)為摻雜光纖，其摻雜元素包括釹、鐿、鐠、鉍、鉺、銩、欽中的一種或者多種；其光纖基質(zhì)可包括石英、硅酸鹽、磷酸鹽、碲酸鹽、氟化物；增益光纖(5)的纖芯/包層結(jié)構(gòu)可為單包層或雙包層結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的基于可飽和吸收復(fù)合材料墨水的光纖激光器，其特征在于:復(fù)合材料 墨水可采用液相噴涂方式 ·沉積在光纖激光器諧振腔的元件上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種可飽和吸收復(fù)合材料墨水、制備方法及基于該墨水的光纖激光器，將兩種或者多種具有可飽和吸收特性的低維量子材料和表面活性劑溶于水制備成分散液；將水溶性高分子制備成水溶液；將上述兩種溶液混合，經(jīng)過(guò)超聲處理后形成具有指定光學(xué)吸收特征的可飽和吸收復(fù)合材料墨水；并提供了將該復(fù)合材料墨水，通過(guò)噴墨打印裝置或者噴涂裝置，沉積于光纖激光器元件上實(shí)現(xiàn)鎖?；蛘哒{(diào)Q激光脈沖的方法。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)光學(xué)參數(shù)靈活可控、損傷閾值高、并且集成度好的可飽和吸收器件；利用該器件可明顯提高光纖激光器的工作可靠性以及輸出功率穩(wěn)定性，也可簡(jiǎn)化激光器設(shè)計(jì)，節(jié)省成本。
文檔編號(hào)C09D11/10GK103242704SQ20131014145
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月22日
發(fā)明者王楓秋 申請(qǐng)人:王楓秋