[发明专利]一种基于石墨烯与M-Z子腔协同作用的环形光纤激光器

权利要求书

1.一种基于石墨烯与M-Z子腔协同作用的环形光纤激光器，其特征在于，包括：泵浦源、波分复用器、单模光纤、增益光纤、石墨烯可饱和吸收体和M-Z子腔，所述单模光纤、增益光纤、M-Z子腔和石墨烯可饱和吸收体连接形成环形光纤激光腔，所述泵浦源通过所述波分复用器耦合于所述环形光纤激光腔，所述石墨烯可饱和吸收体包括基于单层或少层石墨烯的吸收薄膜和所述吸收薄膜的支撑保护基底，所述吸收薄膜的厚度为0.8-2微米，激光透光率为80-95%，其中少层石墨烯的层数为1-10层，所述M-Z子腔与所述石墨烯可饱和吸收体协同作用产生重复频率大于10THz、脉冲宽度小于40fs的超高重频、超短脉冲激光输出。

2.根据权利要求1所述的基于石墨烯与M-Z子腔协同作用的环形光纤激光器，其特征在于：所述石墨烯可饱和吸收体通过如下方法制得：

步骤一、从高定向热解石墨中剥离出石墨片；

步骤二、将石墨片的两面粘在透明胶带上；

步骤三、撕开透明胶带将石墨片一分为二，从而在每一透明胶带表面粘贴有从石墨片分离出来的石墨层；

步骤四、通过扫描电镜检测透明胶带表面粘贴的石墨层是否具备单层或少层石墨烯的特性，若是则制得基于单层或少层石墨烯的吸收薄膜，然后在吸收薄膜的另一侧面粘贴同样的透明胶带，将基于单层或少层石墨烯的吸收薄膜夹设于两层透明胶带之间，利用两层透明胶带作为所述吸收薄膜的支撑保护基底，制得所述石墨烯可饱和吸收体；若否则执行步骤五；

步骤五、在所述透明胶带粘贴的石墨层的表面继续粘贴新的透明胶带，然后将石墨层两侧的透明胶带撕开，从而每一透明胶带表面粘贴有从石墨层分离出来的更薄的石墨层，然后执行步骤四。

3.根据权利要求1所述的基于石墨烯与M-Z子腔协同作用的环形光纤激光器，其特征在于，所述石墨烯可饱和吸收体通过如下方法制得：

步骤（1），称量一定量的石墨烯粉末，量取一定体积的去离子水，将石墨烯粉末溶于去离子水中并搅拌均匀形成石墨烯水溶液，石墨烯水溶液浓度处于0.08-0.12mg/ml；

步骤（2），将所得的石墨烯水溶液倒入小烧杯中，使用超声破碎机破碎预定时间，破碎期间保证石墨烯水溶液的温度处于20-35℃之间；

步骤（3），破碎完成之后，将一个磁子置入盛有石墨烯水溶液的小烧杯中并将小烧杯放在加热磁力搅拌器上，将搅拌器的温度设置为85-95℃，开始加热石墨烯溶液，加热的同时使磁子不停的搅拌溶液；

步骤（4），称取预定量的聚乙烯醇粉末，并将聚乙烯醇粉末加入石墨烯溶液中，并控制其浓度为0.08-0.12g/ml，继续加热来维持溶液温度，另外加大搅拌力度持续搅拌直至溶液变得均匀且粘稠后停止加热和搅拌，然后将溶液冷却至室温；

步骤（5），溶液冷却后，使用巴氏吸管吸取少量溶液均匀涂覆于透明载玻片表面，将透明载玻片中心固定在匀胶机上，设置匀胶机以超过60r/min的转速旋转第一个预定时间段；

步骤（6），通过扫描电镜检测透明载玻片上的石墨烯是否具备单层或少层石墨烯的特性，若否则控制所述匀胶机继续以超过60r/min的转速旋转第二个所述预定时间段，然后重复执行步骤（6）；若是则执行步骤（7）；

步骤（7），将透明载玻片放在80-120℃的真空干燥箱中烘干预定时间，制得基于单层或少层石墨烯的吸收薄膜，然后在吸收薄膜的另一侧面粘贴透明胶带，将基于单层或少层石墨烯的吸收薄膜夹设于透明载玻片和透明胶带之间，利用透明载玻片和透明胶带作为所述吸收薄膜的支撑保护基底，制得所述石墨烯可饱和吸收体。

4.根据权利要求2或3所述的基于石墨烯与M-Z子腔协同作用的环形光纤激光器，其特征在于，所述石墨烯可饱和吸收体通过以下方式连接于所述环形光纤激光腔内：将环形光纤激光腔内的单模光纤截断并在两端头分别熔接第一光纤跳线头和第二光纤跳线头，将所述基于单层或少层石墨烯的吸收薄膜一侧的透明载玻片或透明胶带放在第一光纤跳线头的输出端面，然后用连接法兰连接第一光纤跳线头和第二光纤跳线头，连接完成后，位于第一光纤跳线头内部的单模光纤端面紧贴吸收薄膜一侧的透明载玻片或透明胶带表面，位于第二光纤跳线头内部的单模光纤端面紧贴吸收薄膜另一侧的透明胶带表面，第一光纤跳线头和第二光纤跳线头通过连接法兰紧密连接，来自单模光纤的光束垂直于吸收薄膜表面入射至石墨烯可饱和吸收体。