二維晶體的用途及其構(gòu)成的飽和吸收體器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及非線性光學(xué)材料和器件，特別是涉及一種BaCuSi4O1。二維晶體的用途及其構(gòu)成的飽和吸收體器件，可用于光纖激光器的鎖模、調(diào)Q、激光光束整形等。
【背景技術(shù)】
[0002]脈沖激光器在激光制造加工業(yè)、科學(xué)研究等領(lǐng)域中正起著越來越重要的作用。隨著調(diào)Q和鎖模技術(shù)以及激光增益介質(zhì)的不斷發(fā)展，已可從許多不同波長的激光系統(tǒng)中獲得脈沖輸出。產(chǎn)生脈沖主要有主動和被動兩種方式，主動調(diào)制需要在激光腔中外加調(diào)制器(聲光/電光調(diào)制器)實現(xiàn)，既增加了系統(tǒng)成本，也降低了系統(tǒng)便攜性；而被動調(diào)制無需任何外部器件，因而逐漸成為目前的主流選擇和發(fā)展方向。目前大部分商用化脈沖激光器都是采用被動方式實現(xiàn)，其中最常用的兩種被動調(diào)制方式是調(diào)Q和鎖模技術(shù)，其關(guān)鍵是在腔內(nèi)加入飽和吸收體，起到幅度自調(diào)制的作用，即當輸入光強度越大，飽和吸收體的吸收越小，有利于抑制連續(xù)波實現(xiàn)脈沖輸出。
[0003]目前常見的飽和吸收體包括染料、半導(dǎo)體飽和吸收鏡以及最近新興的碳納米管和石墨烯等。染料飽和吸收體由于自身恢復(fù)時間在納秒量級，只能產(chǎn)生納秒量級的脈沖，并且其穩(wěn)定性也是一較大劣勢；半導(dǎo)體飽和吸收鏡經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，技術(shù)相對成熟，輸出穩(wěn)定，但是其光損傷閾值低、應(yīng)用波段窄、恢復(fù)時間長(約幾納秒)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制備條件要求高，并且只能在特定的線形拓撲腔中應(yīng)用，大大限制了其進一步發(fā)展。單壁碳納米管在近紅外波段有優(yōu)良的飽和吸收響應(yīng)，但其本身是一種各向異性的材料，制備時生長方向、直徑、長度、手征性等難以選擇和控制，而單壁碳納米管的光吸收特性與碳管直徑、手征性等因素相關(guān)，因此將給鎖模的精確控制帶來難題；并且單壁碳納米管容易纏結(jié)成束，帶來較高的線性損耗。石墨烯等二維材料近年來作為飽和吸收體受到研究者的追捧，其基本思路是單原子厚的石墨烯膜分散在透明聚合物中或者直接轉(zhuǎn)移到光纖頭斷面作為飽和吸收體。但是石墨烯飽和吸收體的特性依賴于單原子厚石墨烯獨特的狄拉克能帶結(jié)構(gòu)，隨著原子層數(shù)的增加，載流子迀移率急劇下降、能帶結(jié)構(gòu)和光吸收特性等性質(zhì)變化較大，使多原子層石墨烯應(yīng)用受到限制。目前，單原子層石墨烯的廉價、高效制備目前仍然是亟待解決的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供了一種BaCuSi4O1。二維晶體的用途及其構(gòu)成的飽和吸收體器件，該器件具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低的特點，并且找到了一種全新的具有優(yōu)異飽和吸收特性的材料體系，為開發(fā)新型飽和吸收體提供了更大的空間。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0006]—、一種BaCuSi4O1。二維晶體的用途:所述BaCuSi A。二維晶體用于制備飽和吸收體的用途。
[0007]二、一種基于BaCuSi4O1。二維晶體的飽和吸收體器件:包括封裝在透明容器內(nèi)作為飽和吸收體的二維晶體和承載該飽和吸收體的基體，所述作為飽和吸收體的二維晶體是BaCuSi4O1。二維層狀晶體。
[0008]所述的基體為有機聚合物。
[0009]所述的有機聚合物為聚乙烯醇或聚甲基丙烯酸甲酯。
[0010]三、一種基于BaCuSi4O1。二維晶體的飽和吸收體器件的用途:所述飽和吸收體器件應(yīng)用于脈沖激光器等領(lǐng)域。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
[0012](I)本發(fā)明中所用的BaCuSi4O1。二維晶體可大規(guī)模、廉價地使用酸溶液剝離的方法制備，相比與目前常用復(fù)雜的CVD方法制備石墨烯有效降低了成本。
[0013](2)本發(fā)明找到了一種全新的具有優(yōu)異飽和吸收特性的材料體系，為開發(fā)新型飽和吸收體提供了更大的空間。
【附圖說明】
[0014]圖1為實施例1對應(yīng)的基于BaCuSi4O1。二維晶體的飽和吸收體Z掃描曲線。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0016]本發(fā)明基于BaCuSi4O1。二維晶體的飽和吸收體器件，包括封裝在透明容器內(nèi)作為飽和吸收體的二維晶體和承載該飽和吸收體的基體，飽和吸收體的二維晶體采用BaCuSi4O1。二維層狀晶體，基體可采用有機聚合物。
[0017]優(yōu)選地，本發(fā)明以下實施例的BaCuSi4O1。二維晶體均使用酸溶液剝離BaCuSi 4010三維晶體而制備得到，具體采用以下方式制備:
[0018]I)將BaCuSi4O1。晶體加入酸溶液中，水浴中超聲處理，然后靜置5?24小時；
[0019]2)取上層2/3清液，進行離心處理，再去離子水清洗2?3次，得到二維層狀BaCuSi4O1。晶體。
[0020]上述酸溶液可采用鹽酸、硝酸或硫酸溶液，采用鹽酸的濃度為I?12摩爾/升，采用硝酸的濃度為3?14.4摩爾/升，采用硫酸的濃度為3?18摩爾/升。
[0021]本發(fā)明的具體實施例如下:
[0022]實施例1
[0023]本實施例說明如何制備承載在聚合物聚乙烯醇(PVA)中的BaCuSi4O1。二維晶體的飽和吸收體。
[0024](I)將0.15g的BaCuSi4O1。晶體加入3mol/L的20ml鹽酸溶液中，超聲處理，靜置12小時，取上層清液2/3離心，去離子水清洗3次，得到二維層狀BaCuSi4O1。單晶。最后分散在3ml去離子水中。
[0025](2)將0.2g聚乙烯醇(PVA)粉末分散在4ml去離子水中，80°C攪拌2h，使粉末溶解。
[0026](3)將4ml PVA水溶液和3ml BaCuSi4O1。水溶液混合均勻，倒入表面光滑平整的表面皿中，并水平放于干燥箱中干燥兩天得到平整干燥的PVA薄膜。
[0027](4)選取其中厚度均勻的部分作為飽和吸收體器件使用。利用飛秒激光(130fs，800nm，I KHz)、通過開孔Z掃描技術(shù)研究其飽和吸收特性，其結(jié)果如圖1，可觀察到明顯的飽和吸收特性。
[0028]實施例2
[0029]本實施例說明如何制備承載在聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的BaCuSi4O1C二維晶體的飽和吸收體。
[0030](I)將0.15g的BaCuSi4O1。晶體加入3mol/L的20ml鹽酸溶液中，超聲處理，靜置12小時，取上層清液2/3離心，去離子水清洗3次，得到二維層狀BaCuSi4O1。單晶。最后分散在3ml N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)中。
[0031 ] (2)將0.2g PMMA粉末分散在4ml NVP中，攪拌2h，使粉末溶解，然后與(I)所得BaCuSi4O1。的NVP溶液混合。
[0032](3)以100rpm的轉(zhuǎn)速將(2)所得溶液多次旋涂在厚度為0.2mm左右的玻璃片上，并將其水平置于干燥箱中于90°C下0.5MPa壓力干燥24小時，使溶劑完全揮發(fā)，即得到平整干燥的PMMA薄膜。
[0033](4)選取其中厚度均勻的部分作為飽和吸收體器件使用。利用飛秒激光(130fs，800nm，IKHz)、通過開孔Z掃描技術(shù)研究其飽和吸收特性，同樣可觀察到明顯的飽和吸收特性。
[0034]上述具體實施例用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種BaCuSi辦。二維晶體的用途，其特征是:所述BaCuSi Λ。二維晶體用于制備飽和吸收體的用途。2.一種基于BaCuSi W1。二維晶體的飽和吸收體器件，其特征是:包括封裝在透明容器內(nèi)作為飽和吸收體的二維晶體和承載該飽和吸收體的基體，所述作為飽和吸收體的二維晶體是BaCuSi4O1。二維層狀晶體。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于BaCuSiW1。二維晶體的飽和吸收體器件，其特征是:所述的基體為有機聚合物。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于BaCuSiW1。二維晶體的飽和吸收體器件，其特征是:所述的有機聚合物為聚乙烯醇或聚甲基丙烯酸甲酯。5.權(quán)利要求2所述的一種基于BaCuSiW1。二維晶體的飽和吸收體器件的用途，其特征是:所述飽和吸收體器件應(yīng)用于脈沖激光器等領(lǐng)域。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種BaCuSi4O10二維晶體的用途及其構(gòu)成的飽和吸收體器件。包括封裝在透明容器內(nèi)作為飽和吸收體的二維晶體和承載該飽和吸收體的基體，飽和吸收體是BaCuSi4O10二維層狀晶體。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)了新的具有優(yōu)異飽和吸收特性的材料體系，為開發(fā)新型飽和吸收體提供了更大的空間，其器件具有廉價、適合大規(guī)模制備、體積小、可組成多種類型的鎖模器件的優(yōu)點，可應(yīng)用于脈沖光纖激光器等領(lǐng)域。
【IPC分類】H01S3/11, H01S3/067, H01S3/16
【公開號】CN105098586
【申請?zhí)枴緾N201510536375
【發(fā)明人】郭強兵, 劉小峰, 邱建榮
【申請人】浙江大學(xué)
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年8月27日