[发明专利]一种基于二碲化钨/二硫化钨异质结的可饱和吸收体和制备方法及其制成的锁模光纤激光器

说明书

本发明属于被动锁模光纤激光器技术领域，公开了一种基于二碲化钨/二硫化钨异质结的可饱和吸收体和制备方法及其制成的锁模光纤激光器。该方法是通过磁控溅射法在石英片上制备W薄膜作为基底，然后采用CVD法在衬底上制备WS₂薄膜；再以同样的方法在WS₂上制备WTe₂，形成WTe₂/WS₂异质结，然后通过强碱溶液刻蚀，得到WTe₂/WS₂异质结薄膜。锁模光纤激光器包括泵浦源、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WTe₂/WS₂异质结可饱和吸收体，构成环形腔激光器。本发明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，具体涉及一种基于二碲化钨/二硫化钨(WTe₂/WS₂)异质结的可饱和吸收体和制备方法及其制成的锁模光纤激光器。

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。

被动锁模技术是利用锁模器件中的可饱和吸收特性来实现对脉冲的不断窄化，从而产生所需要的超短光脉冲。由此可见，可饱和吸收体是超短脉冲激光最重要的零部件。目前商业上应用最广泛的可饱和吸收体是半导体可饱和吸收镜，但其存在价格昂贵、制作工艺复杂、工作波长范围窄，及输出能量较低等缺点。故而寻找具有宽带可调谐非线性吸收、低损耗、高损伤阈值、超快响应时间、大调制深度，以及低成本等优点的可饱和吸收体极为重要作为一类新型材料，2D光电材料具有独特的可饱和吸收非线性光学特性，在脉冲激光产生方面具有良好的应用前景。

WS₂作为一种新型的二维材料，已经被广泛证实能够作为可饱和吸收体产生超短脉冲激光，但是WS₂较长的激子衰减时间导致其不能有效压缩脉冲宽度，通常只能得到亚纳秒及皮秒量级的脉冲激光。相比较于单纯的WS₂薄膜，WTe₂/WS₂异质结薄膜具有更强的可饱和吸收特性，这种异质结构相对于纯的二维材料，增大了比表面积，提高了载流子的跃迁效率。因此WTe₂/WS₂异质结薄膜的强非线性吸收特性在可饱和吸收体、光学调制器和光开关等光电子器件中具有巨大的应用价值。

发明内容

为了克服现有技术中的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种基于二碲化钨/二硫化钨(WTe₂/WS₂)异质结的可饱和吸收体的制备方法。

本发明的又一目的在于提供一种上述制备方法制备得到的基于二碲化钨/二硫化钨异质结的可饱和吸收体。

本发明的再一目的在于提供一种由上述基于二碲化钨/二硫化钨(WTe₂/WS₂)异质结的可饱和吸收体制成的锁模光纤激光器。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种基于二碲化钨/二硫化钨异质结的可饱和吸收体的制备方法，包括以下操作步骤：

(1)W的溅射：通过磁控溅射法在石英衬底上制备W薄膜，具体是采用W多晶块体作为靶材，射频功率为80W，溅射气压为1.2Pa，Ar流量为50sccm，石英衬底加热到100℃，持续沉积5～30min；