[发明专利]一种基于倏逝波锁模的可饱和吸收体器件的制作方法

说明书

技术领域

本发明属于光学领域，涉及一种光纤锁模激光器用的具有低非饱和损耗及高激光损伤阈值的可饱和吸收体器件的设计方法。

背景技术

超短脉冲激光振荡器是超快激光研究领域的基础。被动锁模技术是常用的实现超短脉冲激光的技术，可饱和吸收体器件是其中的关键器件。近年来，可饱和吸收体发展迅速。一方面具有可饱和吸收体特性的新材料层出不穷，例如碳纳米管、石墨烯、硒化铋、硫化钼等；另一方面制作吸收体的新的制作工艺不断被提出，如聚合物法将吸收体材料与高分子聚合物复合制成薄膜，拉锥光纤倏逝波锁模法将吸收体材料吸附在被拉细的光纤表面，D型光纤倏逝波锁模法将吸收体材料吸附在侧面抛光的光纤侧面。然而聚合物法中，由于高分子聚合物在强激光作用下容易损伤，导致吸收体器件的损伤阈值比较低。拉锥光纤倏逝波锁模法中，光纤一般被拉细到30μm以内，光纤极易断裂，导致器件不耐用。D型光纤倏逝波锁模法中，一般采用滴涂法或转移法[1-3]在D型光纤表面上制作一层可饱和吸收体薄膜，这样提高了器件的抗强激光损伤阈值。但是这些做法仍存在一些弊端：第一，滴涂的饱和吸收材料溶液多为混合物，带来大量非饱和吸收，后者降低了器件的性能；第二，滴涂或转移的吸收体薄膜直接与空气和外界接触，时间久了，容易出现损伤，导致器件失效；第三，D型光纤表面不是绝对的光滑，如采用转移法，D型光纤与吸收体薄膜接触不够充分，将降低其可饱和吸收特性。第四，滴涂或转移的吸收体薄膜与光纤的折射率差较大，容易造成光折射和散射，降低吸收体的效率。因此，设计出一种制作方法，研制出具有较低的非饱和损耗，即可抗强激光损伤又可避免在与外界接触中导致失效的可饱和吸收体器件，成为宽带吸收体锁模光纤锁模激光器实用化道路上的科研难题。

发明内容

为了解决现有的可饱和吸收体器件的制作方法会带来大量非饱和吸收，并且无法避免在与外界接触的技术问题，本发明提出了基于倏逝波锁模的可饱和吸收体器件的制作方法，并阐述了将这种方法制作的可饱和吸收体器件用于光纤锁模激光器的实施方式。

本发明的技术解决方案：

一种基于倏逝波锁模的可饱和吸收体器件的制作方法，包括以下步骤：

1)将可饱和吸收体材料生长在衬底表面上，在衬底上形成可饱和吸收层，得到贴片；

2)将贴片粘贴在D型光纤表面，在贴片和D型光纤之间设置有折射率匹配胶，其中贴片附着可饱和吸收层的一侧与D型光纤表面相对，所述折射率匹配胶的折射率与D型光纤内包层匹配。

步骤1)采用气相化学沉积法、激光溅射法或裂解法在衬底上生长可饱和吸收体材料。

上述衬底材料为石英或云母；

在衬底上生长的可饱和吸收体材料种类为碳纳米管、石墨烯、拓扑绝缘体、MoS₂或WS_2。

可饱和吸收体材料的层数为1-20层，厚度小于100nm。

折射率匹配胶的折射率为1.4-1.5之间。

上述云母为氟晶云母，其化学式为KMg₃(AlSi₃O₁₀)F₂，其折射率为1.54，云母的厚度为20～100μm。

D型光纤选择侧面抛光法制作。

本发明的有益效果：

1、本发明基于D型光纤倏逝波锁模技术，采用气相沉积等技术，生长低杂质、低非饱和损耗及与衬底材料物理接触紧密的吸收体材料，倒装封装在D型光纤区，从而提高了整体器件的寿命和锁模激光器的长期稳定性。

2、本发明采用D型光纤的插入损耗比较小(<10％),透光性很好，且强激光下不易出现损伤。

附图说明

图1-3是本发明所提到D型光纤、石英基片和云母片的尺寸图；

图4是本发明所提到的气相沉积法于石英基片表面生长石墨烯材料的流程示意图；

图5是本发明所提供的将带有石英衬底的石墨烯薄膜转移到D型光纤表面的示意图；

图6是本发明所制作的可饱和吸收体器件用于光纤锁模激光器的装置图。

具体实施方式