[发明专利]可饱和吸收体及其制备方法和在超快脉冲激光器中的应用

说明书

本发明提供了一种可饱和吸收体的制备方法，通过将包括二维层状材料MXenes的喷墨打印浆料通过用喷墨打印的方式在基底上打印得到宽带可饱和吸收体。MXenes的稳定性高、非线性吸收高、线性光学损耗少，可通过喷墨打印得到可饱和吸收强度低的宽带可饱和吸收体。本发明还提供了该可饱和吸收体的应用。当该可饱和吸收体应用于超快被动锁模脉冲激光器时，可以根据激光器的结构类型便捷选择不同尺寸的MXenes，从而使其与超快锁模脉冲激光器的工作波长一致。

技术领域

本发明涉及超快脉冲激光领域，具体涉及一种用于可饱和吸收体的喷墨打印浆料、可饱和吸收体及其制备方法和在超快脉冲激光器中的应用。

背景技术

激光作为20世纪最重要的科学发明之一，它的出现极大地推动了科学技术的发展。其中，超快脉冲激光可以提供更高的光场强度和峰值功率，超短并可调的脉冲宽度，以及超高并可调的重复频率，因而具有更广阔的应用空间，已在国防、医疗、通讯和工业加工等各个领域占据了重要席位。

实现超短脉冲的主要方法之一为被动锁模技术，具有更简单的光路系统，对环境扰动不太敏感，并且无需外加信号的驱动便可自发产生超短脉冲激光输出，因而更受人们的青睐。被动锁模技术是关键在于在激光腔内引入可饱和吸收体。目前常用的可饱和吸收体材料包括半导体可饱和吸收镜(SESAM)、石墨烯等。但SESAM的响应波长较短、封装要求高，而石墨烯虽然具有宽波段响应，但其吸收效率低、线性光学损耗高。此外，将这些材料制成饱和吸收体的工艺复杂，且难以制得复杂结构的饱和吸收体。

因此，有必要提供一种宽波段响应、光学损耗少、稳定性好的可饱和吸收体材料，并将其通过简单工艺制成用于各种超快脉冲激光器中的可饱和吸收体。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种可饱和吸收体的制备，通过将包括二维层状材料MXenes的喷墨打印浆料在基底上进行简单、快速的打印，得到零维至三维结构的可饱和吸收体，MXenes的稳定性高，光吸收率较常规的SESAM、石墨烯等高，可较好地用于各种超快脉冲激光器，产生优异性能的激光。

本发明第一方面提供了一种可饱和吸收体的制备方法，包括以下步骤：

将二维层状材料和溶剂混合，超声分散后，得到用于可饱和吸收体的喷墨打印浆料，其中，所述二维层状材料为二维过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物(MXenes)，所述二维层状材料MXenes在所述喷墨打印浆料中的质量浓度为0.1-10mg/mL。

设置喷墨打印参数，将所述喷墨打印浆料在基底上进行喷墨打印，干燥后得到可饱和吸收体。

其中，所述二维层状材料MXenes的化学式为M_n+1X_nT_x，其中，M为过渡金属元素，X为碳元素和/或氮元素，n为1-3的整数，T_x表示表面基团，T可选自O^2-、OH^-、F^-和NH₄⁺中的至少一种。