可饱和吸收体，可饱和吸收体的制备方法以及光纤激光器技术

技术编号：43031690 阅读：20 留言：0更新日期：2024-10-18 17:33

本发明专利技术提供了一种可饱和吸收体，其包括侧面抛磨光纤以及附着在侧面抛磨光纤的抛磨区域上的碲化铪二维材料。本发明专利技术的可饱和吸收体具有成本效益好，非线性吸收率高，响应时间快，调制深度大，损耗低，以及波长范围宽的优点，这使得其可以很好地用于生成高度稳定的自启动锁模激光脉冲。本发明专利技术还提供了一种可饱和吸收体的制备方法，其包括，将含有碲化铪二维材料的溶液施加在侧面抛磨光纤的抛磨区域上；以及让含有碲化铪二维材料的溶液干燥，从而使得碲化铪二维材料附着在抛磨区域上，形成可饱和吸收体。本发明专利技术还提供了一种光纤激光器。其环形腔包括如前所述的可饱和吸收体。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光器的可饱和吸收体，具体涉及可饱和吸收体，可饱和吸收体的制备方法以及光纤激光器。

技术介绍

1、可饱和吸收体(sa)是一种透射率与光强相关的器件，其可用在激光腔中，作为产生超短脉冲的核心部件。可饱和吸收体的工作原理是其由于激光腔中的光强而发生对光的选择性吸收的变化，而这一变化又引起腔内光的变化。具体例如，当光强增加，可饱和吸收体的光吸收下降，即其将低强度的光吸收，而在光强足够高时让其通过，从而使光积累以产生序列脉冲。由此生成具有快重复和短脉冲的锁模激光，这对于诸如医疗、军事、微加工以及化学反应等各种应用而言都是有利的。

2、目前常用的是半导体可饱和吸收镜(sesam)，其基本结构是反射镜与半导体可饱和吸收体的结合。由于sesam能产生具有较高稳定性的自启动锁模脉冲，其在行业中有着广泛的应用。但是，seram也有许多缺陷，例如：复杂的制备工艺增加了产品成本；有限的波长范围和光谱宽度；对温度波动敏感；对高激光功率的低损伤阈值；以及，对生成超短脉冲而言有限的脉冲持续时间。由于这些缺陷的存在，导致sesam在一些现代研究中的可用性很差。

3、因此，需要一种改进的可饱和吸收体，可饱和吸收体的制备方法以及光纤激光器。

技术实现思路

1、有鉴于此，本专利技术提供了可饱和吸收体，可饱和吸收体的其制备方法以及光纤激光器。

2、在本专利技术的第一方面，提供了一种可饱和吸收体，其包括侧面抛磨光纤以及附着在所述侧面抛磨光纤的抛磨区域上的碲化铪二维材料。</p>

3、在本专利技术的第二方面，提供了一种可饱和吸收体的制备方法，其包括，将含有碲化铪二维材料的溶液施加在侧面抛磨光纤的抛磨区域上；以及让所述含有碲化铪二维材料的溶液干燥，从而使得所述碲化铪二维材料附着在所述抛磨区域上，形成所述可饱和吸收体。

4、在本专利技术的第三方面，提供了一种光纤激光器，其环形腔包括如前所述的可饱和吸收体。

5、本专利技术提供的和/或通过本专利技术的方法制备的可饱和吸收体基于二维材料，与常规可饱和吸收体相比，具有下述益处：成本效益好，非线性吸收率高，响应时间快，调制深度大，损耗低，以及波长范围宽，这使得其能够被很好地用于生成高度稳定的自启动锁模激光脉冲。并且，本专利技术实现了首次使用二维碲化铪(hfte2)材料，将其施加在侧边抛磨光纤上来制备可饱和吸收体，该获得的可饱和吸收体能以非常低的泵浦阈值功率生成超短锁模激光脉冲，从而促进了自启动锁模激光光源的发展。

6、本专利技术提供的和/或通过本专利技术的方法制备的可饱和吸收体具有以下潜在的实际应用：

7、·可用于开发单频光纤激光器(sffl)源。sffl在光学传感、光学测量和相干光通信等领域有着广泛的应用。

8、·使用可饱和吸收体生成锁模激光，可进一步用于不同的非线性光学表征技术，如z扫描、波长转换和泵浦探测系统。

9、·能够在低泵浦功率下生成锁模激光，这有利于医学成像技术，因为激光不会损伤活细胞。

10、·由于hfte2材料具有宽带吸收，因此，这种可饱和吸收体可广泛用于激光腔。

11、·利用本专利技术的可饱和吸收体可以设计出结构紧凑、体积小的光纤激光器，有利于开发便携式光电子器件。

12、本专利技术提供的可饱和吸收体的制备方法具有简单易操作、成本效益好的优点。

13、本专利技术提供的光纤激光器是一种低泵浦阈值的锁模激光器，其允许在非常低的泵浦功率阈值下生成超短锁模激光。这种低泵浦阈值的锁模激光器具有下述优点：

14、·自启动锁模激光器：低泵浦阈值锁模激光器对于开发自启动锁模激光器，允许自行启动和维持锁模，同时提高稳定性、鲁棒性和效率而言至关重要。激光介质和腔可以在没有偏振器等外部触发器的情况下自发地启动锁模，因为低阈值确保提供足够的能量从而以少量的泵浦能量启动锁模。

15、·高效率激光器：低泵浦阈值的锁模激光器实现了更好的能量转换效率，这意味着生成激光所需的泵浦能量较少，从而使激光系统更加高效且具有更低廉的价格。

16、·提高的可靠性：由于阈值要求降低，激光系统更为耐用且不易发生故障，从而提高了系统的整体可靠性。

17、·增加的输出功率：低泵浦阈值的锁模激光器可提供大的输出功率，使其适用于要求较高的应用，如材料加工和科学研究。

18、·增强的控制：低阈值激光器对激光输出提供更好的调节，从而能够准确和精确地控制激光参数，包括脉冲宽度和重复率。

19、·成本更低：较低泵浦阈值的锁模激光器通常具有更低的制造和维护成本，因为仅需较少的泵浦能量来维持它的运行。

20、·紧凑型设计：由于该锁模激光器的较低泵浦阈值要求，可以实现体积更小和结构更紧凑的激光系统，使其成为便携式和现场应用(其中尺寸和重量是重要考虑因素)的理想选择。

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【技术保护点】

1.一种可饱和吸收体，其特征在于，包括侧面抛磨光纤以及附着在所述侧面抛磨光纤的抛磨区域上的碲化铪二维材料。

2.如权利要求1所述的可饱和吸收体，其中所述碲化铪二维材料是多个碲化铪纳米片，所述碲化铪纳米片的厚度在55-75nm之间。

3.如权利要求1或2所述的可饱和吸收体，其中所述抛磨区域与所述侧面抛磨光纤的纤芯之间的间距为1-2μm。

4.如权利要求1或2所述的可饱和吸收体，其中所述抛磨区域的长度为10-15mm。

5.一种可饱和吸收体的制备方法，其特征在于，包括：

6.如权利要求5所述的制备方法，其中所述含有碲化铪二维材料的溶液的溶剂为异丙醇，所述碲化铪二维材料是多个碲化铪纳米片。

7.如权利要求6所述的制备方法，其中所述将含有碲化铪二维材料的溶液施加在侧面抛磨光纤的抛磨区域上包括：将所述含有碲化铪二维材料的溶液滴在所述侧面抛磨光纤的所述抛磨区域上。

8.如权利要求6所述的制备方法，其中所述含有碲化铪二维材料的溶液通过以下步骤制备：

9.如权利要求8所述的制备方法，其中在将所述碲化铪

10.如权利要求8所述的制备方法，其中所述超声波混匀时间为24-30小时，所使用的超声波由输出功率为400W、频率为40KHz的超声波发生器提供。

11.如权利要求10所述的制备方法，其中在对所述碲化铪异丙醇溶液进行超声波混匀时，将所述碲化铪异丙醇溶液的温度保持为28-30℃。

12.如权利要求8所述的制备方法，其中离心处理的时间为5分钟，转速为2000rpm。

13.一种光纤激光器，其特征在于，所述光纤激光器的环形腔包括如权利要求1-4所述的可饱和吸收体。

14.如权利要求13所述的光纤激光器，其中所述环形腔包括通过光纤连接的激光器、波分复用器、增益介质、偏振无关隔离器、偏振控制器、所述可饱和吸收体和输出耦合器。

15.如权利要求14所述的光纤激光器，其中所述激光器为波长为976nm的二极管泵浦激光器，所述增益介质为掺饵光纤，所述波分复用器为980/1550nm波长用波分复用器，所述偏振控制器为三环型偏振控制器。

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【技术特征摘要】