[发明专利]一种基于聚合物的光纤锁模器件及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种基于聚合物的光纤锁模器件及其制备方法与应用。所述基于聚合物的光纤锁模器件包括聚合物薄膜和两个同轴设置的光纤连接器；聚合物薄膜设置在两个光纤连接器的端面之间；聚合物薄膜粘附在其中一个光纤连接器的端面。本发明基于聚合物的光纤锁模器件所使用的原材料价格低廉，种类众多，可适用于各种波段和需求；制备过程所需的仪器设备(匀胶机、真空烘箱、显微操作平台等)均为常用基础设备，生产成本低。此外，光纤锁模器件的制备成本较低使得该全光纤化的锁模激光器的整体成本相应降低。

技术领域

本发明涉及一种基于聚合物的光纤锁模器件及其制备方法与应用，属于聚合物材料光电器件的技术领域。

背景技术

锁模光纤激光器具有体积小、结构紧凑、光束质量高、热管理简单、稳定性强的优点，并且能够产生皮秒和飞秒激光脉冲，在材料加工、生物医学、精密测量及科学研究中得到了广泛的应用。现有技术中，实现光纤激光器锁模的方法包括非线性偏振旋转锁模、非线性光学/放大环形镜锁模以及材料基锁模。其中，非线性偏振旋转锁模对环境比较敏感，稳定性差；非线性光学/放大环形镜锁模的启动相对困难；而材料基锁模具有自启动特性、高稳定性以及丰富的锁模参数，因而在研究及应用中得到了广泛的关注和使用。

材料基锁模器件采用的是一类具有可饱和吸收特性的材料，即低强度光照射时透过率低而高强度光照射时透过率高的材料，将其放置于光纤激光器中可以起到抑制低强度噪声、选择高强度脉冲、启动锁模以及净化脉冲的作用。影响材料基锁模器件性能的参数包括弱光透过率、调制深度、饱和恢复时间和损伤阈值等。目前材料基锁模器件常用的可饱和吸收材料包括半导体可饱和吸收反射镜、碳纳米管、二维材料(石墨烯、过渡金属硫族化合物、黑磷、MXene等)、金属纳米材料等。然而，这些可饱和吸收材料的制备过程通常需要借助昂贵的仪器(如化学气相沉积、激光烧蚀、纳米结构生长、高温高压等)，导致制备成本较高。

此外，由目前的材料基锁模器件普遍具有较高的非饱和损耗和插入损耗，这不仅使光纤激光器具有较高的锁模阈值和较低的输出功率，而且也降低了锁模器件的损伤阈值，使系统的长期可靠性和稳定性变差。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于聚合物的光纤锁模器件。

本发明还提供一种上述光纤锁模器件的制备方法及一种应用上述光纤锁模器件的全光纤化锁模激光器。

本发明的技术方案为：

一种基于聚合物的光纤锁模器件，包括聚合物薄膜和两个同轴设置的光纤连接器；聚合物薄膜设置在两个光纤连接器的端面之间；聚合物薄膜粘附在其中一个光纤连接器的端面。

优选的，所述聚合物薄膜的厚度为100～500微米。

上述光纤锁模器件的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚合物颗粒倒入溶剂中搅拌均匀，得到浓度为0.1～2wt％的聚合物溶液；

(2)利用匀胶机将步骤(1)得到的聚合物溶液均匀涂覆在玻璃片上；匀胶机转速为1000～8000转/分钟；涂覆处理时间为5～30分钟；每次涂覆处理的聚合物溶液的体积为0.1～0.5mL；

(3)将步骤(2)得到的涂覆有聚合物的玻璃片，在真空环境中进行烘烤干燥处理，排出聚合物中的溶剂，使聚合物成膜，增加聚合物的硬度；真空环境的真空度为10～100Pa；烘烤温度为50～300℃；烘烤干燥处理时间为4～12小时；

(4)将步骤(3)得到的聚合物薄膜切割成1×1mm²的聚合物薄膜方片；

(5)将步骤(4)获得的聚合物薄膜方片粘附到光纤连接器的端面，并整体与另一个光纤连接器进行同轴配合，构成基于聚合物的光纤锁模器件。