[发明专利]可饱和吸收复合材料墨水、制备方法及基于该墨水的光纤激光器

权利要求书

1.一种可饱和吸收复合材料墨水，其特征在于：包括具有光学可饱和吸收特性的低维量子材料和不具有光学可饱和吸收特性的水溶性高分子材料，其中低维量子材料的浓度为0.01g/L-5g/L，水溶性高分子的浓度为10g/L-200g/L，低维量子材料至少包含一种碳基纳米材料；其中碳基纳米材料占低维量子材料质量的1%-100%。

2.如权利要求1所述的一种可饱和吸收复合材料墨水，其特征在于：所述墨水中还包括表面活性剂，其浓度为5g/L-30g/L。

3.根据权利要求1所述的可饱和吸收复合材料墨水，其特征在于：碳基纳米材料优选单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨烯、石墨烯纳米带或石墨烯量子点；非碳基的纳米晶材料为半导体纳米晶、金属纳米晶或拓扑绝缘体纳米晶。

4.根据权利要求2或3所述的可饱和吸收复合材料墨水，其特征在于：半导体纳米晶中的半导体优选硫化钼、硫化钨、硒化钼、硒化钨、碲化钼、碲化钨、硫化铅、硫化镉、硫硒化镉，金属纳米晶中的金属优选金、银、铝，拓扑绝缘体纳米晶中的拓扑绝缘体包括硒化铋、碲化铋、碲化銻；表面活性剂优选十二烷基硫酸钠 ，十二烷基苯磺酸钠，四丁基溴化铵，脱氧胆酸钠，十六烷基三甲基溴化铵；水溶性高分子优选聚乙烯醇、聚丙烯酸胺、纤维素。

5.一种基于权利要求1所述的可饱和吸收复合材料墨水的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：将具有可饱和吸收特性的低维量子材料和表面活性剂溶于水制备成分散液；将水溶性高分子材料制备成水溶液；将已经制得的两种溶液混合，经过超声处理后形成具有指定光学吸收特征的可饱和吸收复合材料墨水，其中其中低维量子材料的浓度为0.01g/L-5g/L，水溶性高分子的浓度为10g/L-200g/L，表面活性剂浓度为5g/L-30g/L。

6.根据权利要求5所述的可饱和吸收复合材料墨水的制备方法，其特征在于：低维量子材料优选单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨烯、石墨烯纳米带、石墨烯量子点、硫化钼半导体纳米晶、硫化钨半导体纳米晶、硒化钼半导体纳米晶、硒化钨半导体纳米晶、碲化钼半导体纳米晶、碲化钨半导体纳米晶、硫化铅半导体纳米晶、硫化镉半导体纳米晶、硫硒化镉半导体纳米晶，金纳米晶、银纳米晶、铝纳米晶、硒化铋拓扑绝缘体纳米晶、碲化铋拓扑绝缘体纳米晶、碲化銻拓扑绝缘体纳米晶；表面活性剂优选十二烷基硫酸钠，十二烷基苯磺酸钠，四丁基溴化铵，脱氧胆酸钠，十六烷基三甲基溴化铵；水溶性高分子材料优选聚乙烯醇、聚丙烯酸胺、纤维素。

7.基于可饱和吸收复合材料墨水的光纤激光器，其特征在于：光纤激光器包括谐振腔、泵浦源（1）和泵浦隔离器（2），光纤激光器谐振腔为环形腔或线性腔；环形谐振腔包括由非掺杂光纤（4）依次连接泵浦-信号耦合器（3）、增益光纤（5）、信号隔离器（6）、输出耦合器（7）成环；泵浦隔离器（2）通过非掺杂光纤（4）分别与泵浦源（1）和泵浦耦合器（3）连接；激光器谐振腔内至少一个元件沉积有可饱和吸收复合材料墨水。

8.根据权利要求7所述的基于可饱和吸收复合材料墨水的光纤激光器，其特征在于：光纤激光器包括谐振腔、泵浦源（1）和泵浦隔离器（2），谐振腔为线性腔，线性谐振腔包括由非掺杂光纤（4）依次连接的全反射镜（8）、泵浦-信号耦合器（3）、增益光纤（5）和输出耦合镜（9），泵浦隔离器（2）通过非掺杂光纤（4）分别与泵浦源（1）和泵浦耦合器（3）连接；或线性谐振腔包括由非掺杂光纤（4）依次连接的双色镜镀膜（10）、增益光纤（5）和输出耦合镜（9），泵浦隔离器（2）通过非掺杂光纤（4）分别与泵浦源（1）和双色镜镀膜（10）连接；激光器谐振腔内至少一个元件沉积有可饱和吸收复合材料墨水。

9.根据权利要求7或8所述的基于可饱和吸收复合材料墨水的光纤激光器，其特征在于：增益光纤（5）为掺杂光纤，其掺杂元素包括钕、镱、镨、铋、铒、铥、钬中的一种或者多种；其光纤基质可包括石英、硅酸盐、磷酸盐、碲酸盐、氟化物；增益光纤（5）的纤芯/包层结构可为单包层或双包层结构。

10.根据权利要求7或8所述的基于可饱和吸收复合材料墨水的光纤激光器，其特征在于：复合材料墨水可采用液相喷涂方式沉积在光纤激光器谐振腔的元件上。