[发明专利]一种基于二硫化钽的可饱和吸收体及其制备方法和激光锁模应用

说明书

本发明属于光纤激光器技术领域，公开了一种基于二硫化钽的可饱和吸收体及其制备方法和激光锁模应用。该方法是将二硫化钽纳米片分散液与聚乙烯醇水溶液混合，形成二硫化钽/聚乙烯醇复合薄膜；将二硫化钽/聚乙烯醇复合薄膜裁剪成小片转移到光纤跳线端面，并与另一光纤跳线用光纤套管连接起来，形成基于二硫化钽的可饱和吸收体。本发明的锁模激光器包括泵浦源、波分复用器、掺杂光纤、单模光纤、光隔离器、光纤耦合器、偏振控制器和二硫化钽的可饱和吸收体，构成环形腔激光器。本发明中的二硫化钽可饱和吸收体具有良好的稳定性，不易被氧化，可长时间用于激光锁模，且基于该材料的锁模激光性能稳定。

技术领域

本发明属于被动锁模光纤激光器技术领域，更具体地，涉及一种基于二硫化钽的可饱和吸收体及其制备方法和激光锁模应用。

背景技术

超短脉冲(皮秒及飞秒量级)激光相对于传统的长脉冲(微秒及纳秒量级)的激光，在使用过程中对加工材料周围基本不会造成任何的热损伤，是一种超精密无损加工工具，因此超短脉冲激光在精密加工、手术医疗、科研等领域具有重要的研究和应用价值。尤其是超短脉冲光纤激光器，其具有结构简单、出光性能稳定、免维护、易携带等多重优势，已成为各行各业的优选高科技工具。

被动锁模是一种可用于产生超短脉冲激光的方法，其基本原理是在光路中加入饱和吸收体，光源通过饱和吸收体之后，边翼部分的损耗大于中央部分，导致光脉冲变窄，从而产生超短脉冲激光。由此可见，可饱和吸收体是超短脉冲激光最重要的零部件。目前，锁模激光器中使用较多的仍是半导体可饱和吸收镜(SESAM)，但是SESAM还是存在很多几乎不可克服的问题，如在制备方法上，SESAM通常是采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)或分子束外延(MBE)法制备，不仅制作工艺复杂，而且必须基于昂贵的超净室制造系统，同时，性能上还存在工作波长范围窄(100nm)、恢复时间长、调制深度难以调控、光损伤阈值低等诸多问题。因此，需要寻找一种能够替代SESAM的可饱和吸收体材料成为了超短脉冲激光领域的研究热点。TaS₂是一种新型的层状二维金属材料，损伤阈值高，容易实现锁模，产生超短脉冲激光，由于其独特的温度可调电荷密度波引起了研究人员的极大兴趣。其金属特性暗示其具有超快的载流子恢复时间，在超快光学领域有很大应用潜力。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，提供一种基于二硫化钽的可饱和吸收体的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述方法制得的基于二硫化钽的可饱和吸收体。

本发明的再一目的在于提供上述基于二硫化钽的可饱和吸收体的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种基于二硫化钽的可饱和吸收体的制备方法，包括如下具体步骤：

S1.将二硫化钽粉末加入乙醇溶液中超声剥离，得到二硫化钽分散液，再将该分散液离心，除去未被有效剥离的二硫化钽，获得二硫化钽纳米片分散液；

S2.将二硫化钽纳米片分散液和聚乙烯醇溶液混合均匀，在40～60℃干燥，形成二硫化钽/聚乙烯醇复合薄膜；

S3.将二硫化钽/聚乙烯醇复合薄膜裁剪成小片将其转移到光纤跳线端面，并与另一光纤跳线用光纤套管连接起来，形成基于二硫化钽的可饱和吸收体。

优选地，步骤S1中所述二硫化钽粉末的质量和乙醇溶液的体积比为(1～10)mg：50mL。

优选地，步骤S1中所述乙醇溶液中无水乙醇和水的体积比为1：(0.25～0.5)。

优选地，步骤S1中所述超声的功率为300～400W，所述超声剥离的时间为3～10h，所述离心的速率为1000～5000rpm，所述离心的时间为5～10min。

优选地，步骤S2中所述二硫化钽纳米片分散液和聚乙烯醇溶液的体积比为(1～5)：(1～5)；所述聚乙烯醇溶液的浓度为3～10wt％。