[发明专利]GeSe二维层状半导体及构成的饱和吸收体器件和用途

说明书

技术领域

本发明涉及非线性光学材料和器件，特别是涉及了一种GeSe二维层状半导体及构成的饱和吸收体器件和用途，可用于光纤激光器的锁模、调Q、激光光束整形等。

背景技术

激光器从运行上分为连续激光器和脉冲激光器。脉冲激光器是指单个激光脉冲宽度小于0.25秒、每间隔一定时间才工作一次的激光器，它具有较大输出功率，适合于激光打标、切割、测距等。常见的脉冲激光器有固体激光器中的钇铝石榴石(YAG)激光器、红宝石激光器、钕玻璃激光器等，还有氮分子激光器、准分子激光器等。调Q和锁模是得到脉冲激光的两种最常用的技术。随着调Q和锁模技术以及激光增益介质的不断发展，已可从许多不同波长的激光系统中获得脉冲输出。产生脉冲主要有主动和被动两种方式，主动调制需要在激光腔中外加调制器(声光/电光调制器)实现，既增加了系统成本，也降低了系统便携性；而被动调制无需任何外部器件，因而逐渐成为目前的主流选择和发展方向。目前大部分商用化脉冲激光器都是采用被动方式实现，其关键是在腔内加入饱和吸收体，起到幅度自调制的作用，即当输入光强度越大，饱和吸收体的吸收越小，有利于抑制连续波实现脉冲输出。

目前常见的饱和吸收体包括染料、半导体饱和吸收镜以及最近新兴的碳纳米管和石墨烯等。染料饱和吸收体由于吸收体的染料由于其容易变质和有毒等缺点，使用渐少；半导体饱和吸收镜经过数十年的发展，技术相对成熟，输出稳定，但是其光损伤阈值低、应用波段窄、恢复时间长(约几纳秒)，结构复杂，制备条件要求高，并且只能在特定的线形拓扑腔中应用，大大限制了其进一步发展。单壁碳纳米管在近红外波段有优良的饱和吸收响应，但其本身是一种各向异性的材料，制备时生长方向、直径、长度、手征性等难以选择和控制，而单壁碳纳米管的光吸收特性与碳管直径、手征性等因素相关，因此将给锁模的精确控制带来难题；并且单壁碳纳米管容易缠结成束，带来较高的线性损耗。

石墨烯等二维材料近年来作为饱和吸收体受到研究者的追捧，其基本思路是单原子厚的石墨烯膜分散在透明聚合物中或者直接转移到光纤头断面作为饱和吸收体。但是石墨烯饱和吸收体的特性依赖于单原子厚石墨烯独特的狄拉克能带结构，随着原子层数的增加，载流子迁移率急剧下降、能带结构和光吸收特性等性质变化较大，使多原子层石墨烯应用受到限制。

发明内容

本发明的目的是提供了一种GeSe二维层状半导体及构成的饱和吸收体器件和用途，是一种全新的具有优异饱和吸收特性的材料体系，为开发新型饱和吸收体提供了更大的空间。

本发明的技术方案是：

一、一种GeSe二维层状半导体：

所述的GeSe二维层状半导体由多层的二维GeSe分子层构成。层数为2-8层。

所述的GeSe二维层状半导体采用以下方式进行制备：

1)将GeSe块体加入有机溶液中，超声破碎1h，得到GeSe分散液；

2)将GeSe分散液进行离心处理，得到GeSe二维层状半导体。

所述的有机溶液采用乙醇、异丙醇、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-环己基吡咯烷酮、十二烷基磺酸钠和胆酸钠溶液。

对于乙醇、异丙醇、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-环己基吡咯烷酮，要求其质量浓度大于99％，杂质质量浓度小于1％。

对于十二烷基磺酸钠和胆酸钠，其加入水形成溶液的浓度为2克/升。

二、所述GeSe二维层状半导体用于制备饱和吸收体器件的用途。

三、一种基于GeSe二维层状半导体的饱和吸收体器件：

包括封装在透明基体内作为饱和吸收体的二维半导体和承载该饱和吸收体的基体，所述二维半导体是权利要求1-3任一所述GeSe二维层状半导体。

所述的基体为有机聚合物。

所述的有机聚合物为聚乙烯醇或聚甲基丙烯酸甲酯。

所述的饱和吸收体器件采用以下方式进行制备：将基体分散在去离子水中，搅拌均匀分散，获得基体水溶液；将GeSe二维层状半导体的溶液与基体水溶液混合均匀，倒入表面光滑平整的表面皿中，并水平放于干燥箱中干燥得到平整干燥的PVA薄膜，取PVA薄膜中厚度均匀的部分作为饱和吸收体器件。

四、一种基于GeSe二维层状半导体的饱和吸收体器件应用于脉冲激光器等领域。具体可用于光纤激光器的锁模、调Q、激光光束整形等。

本发明的有益效果是：