[发明专利]一种光诱导石墨烯沉积到光纤端面的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种将石墨烯转移到光纤基底上的方法，特别是涉及一种光诱导石墨烯沉积到光纤端面的方法。

背景技术

自2004年从实验上确定石墨烯的稳定存在以来，它良好的热学、机械性能特别是优异的电学性质，引起了国内外研究学者的广泛关注。石墨烯独特的结构也注定它具备一些特殊的光电性质。2009年，有学者在实验上证实，石墨烯可以作为一种优良的可饱和吸收体，用于锁模光纤激光器中。同时，石墨烯也具有独特的非线性和色散特性，在非线性光学、纳米光子学等领域有广阔的应用前景。

目前，将石墨烯转移到光纤基底上，从而制作成全光纤的锁模光纤激光器，方法有以下几种：

方法1

通过化学气相沉积法在SiO₂/Si基底上制备大面积的石墨烯薄膜，再将带基底的样品浸入水中，石墨烯薄膜从基底上剥落，在水中呈漂浮态。此时，将光纤浸入水中，轻轻接触石墨烯薄膜，尽量使光纤端面与石墨烯薄膜平行。从而石墨烯薄膜吸附到光纤端面上，实现转移。(Qiaoliang Bao，Han Zhang，YuWang，Zhenhua Ni，Yongli Yan，Ze Xiang Shen，Kian Ping Loh，and Ding YuanTang，″Atomic-Layer Graphene as a Saturable Absorber for Ultrafa st PulsedLasers，″Advanced Functional Materials，Vol.19，pp.3077-3083，Oct.2009)该方法要求制备的石墨烯是面积较大、有一定厚度的薄膜状态，且容易与原始基底分离。

方法2

将石墨烯配成溶液，与聚乙烯醇混合，干化制成薄膜，再将薄膜转移到光纤端面(Z.Sun，T.Hasan，F.Torrisi，D.Popa，G.Privitera，F.Wang，F.Bonaccorso，D.M.Basko，and A.C.Ferrari，″Graphene Mode-Locked Ultrafast Laser，″arXiv：0909.0457，Sep.2009)。该方法需要先制成薄膜，工艺较复杂，且聚乙烯醇的存在会影响石墨烯作为可饱和吸收体的性能。

总之，从上面的描述可以看出，现有的将石墨烯转移到光纤基底上解决方案比较复杂，迫切需要本领域技术人员解决的一个问题就是，如何能够创造性的提出一种简单工艺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种将石墨烯转移到光纤基底上的方法，通过简单的工艺控制石墨烯在光纤端面的沉积。

为了解决上述问题，本发明公开了一种光诱导石墨烯沉积到光纤端面的方法，包括以下步骤：

步骤(1)、配备好石墨烯溶液，所述石墨烯溶液浓度为0.0001mg/ml至10mg/ml；

步骤(2)、光纤待沉积端浸入石墨烯溶液；

步骤(3)、使光源输出光从光纤另一端耦合进入；

步骤(4)、、通过控制光源的输出功率、作用时间，控制石墨烯在光纤端面的沉积形貌、厚度，所述输出功率范围为5mW至500mW，所述作用时间范围为1s至1h。

优选的，所述步骤(1)中石墨烯溶液的溶剂为N-甲基吡咯烷酮。

优选的，所述步骤(1)中石墨烯溶液浓度为0.001mg/ml至1mg/ml。

更优选的，所述步骤(1)中石墨烯溶液浓度为0.01mg/ml至0.1mg/ml。

优选的，所述步骤(3)中光源的波长范围为从紫外波段到近红外波段。

优选的，在步骤(3)中，若光源是尾纤输出，则将光源尾纤与目标光纤通过光纤适配器相接连，实现光的耦合；或者，若光源是自由空间输出，则可以通过空间透镜耦合的方式，实现光的耦合。

更优选的，所述步骤(4)中光源作用时间范围为30s至20min。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明能够通过简单的工艺实现石墨烯在光纤端面的沉积；利用光源的输出功率与作用时间可以有效控制石墨烯在光纤端面的沉积形貌与沉积厚度。相比于背景技术中的第一种方法，本发明不要求石墨烯制备成薄膜形式，所需的石墨烯数量少。相比于背景技术中的第二种方法，本发明具有工艺简单、耗时短、不引入其他物质、所需的石墨烯数量少、成本低的优点。

附图说明

图1为本发明实施实例中利用光诱导法沉积石墨烯到光纤端面的示意图；

图2(a)、(b)分别为本发明实施实例1中经光诱导法沉积石墨烯前、后的光纤端面的显微图；