[发明专利]基于钙钛矿材料的可饱和吸收体器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于钙钛矿材料的可饱和吸收体器件，包括基底层，以及封装在所述基底层表面的可饱和吸收层；所述可饱和吸收层为钙钛矿材料；用于封装所述可饱和吸收层的材料为光学透明的聚合物材料。基底层可以为反射层或透射层。本发明使用钙钛矿材料作为器件的可饱和吸收层，实现激光器的调Q和锁模，具有很大的光调制深度，易于锁模自启动。且适用于不同的基底层，可实现反射式和透射式两种工作方式，满足不同类型的激光器的实际使用需求，有利于产生高性能的超快脉冲。

技术领域

本发明属于脉冲激光器的可饱和吸收体领域，尤其涉及一种基于钙钛矿材料的可饱和吸收体器件及其制备方法。

背景技术

采用锁模或调Q技术的脉冲激光器，具有峰值功率高，脉冲宽度窄的特点，在工业微加工、医疗、超快过程科学研究和光通讯等领域都有及其重要的应用。为了实现激光器的锁模和调Q脉冲输出，目前最常见的方式是在激光腔内插入可饱和吸收器件，实现被动锁模和调Q。由于这种方法不需要外加电场或光场调制，因而更加方便高效，且输出性能优越。目前市场上主要使用的激光器锁模器件基于半导体可饱和吸收镜(SESAM)。但是，半导体可饱和吸收镜存在很多很难克服的缺点。首先，SESAM需要复杂且昂贵的基于洁净室的制造系统，制造工艺复杂，成本高；其次，由于Ⅲ-Ⅳ族半导体的固有带隙，饱和吸收光谱范围狭窄；第三，SESAM的光损伤阈值也很低，很难应用在高功率激光领域中。

近年来，单壁碳纳米管(SWCNT)和以石墨烯为代表的二维层状材料是受到该领域关注较多的两类替代SESAM的新型可饱和吸收体材料。然而，SWCNT在制作成为饱和吸收体的过程中，容易团簇，不易分散的特点一直很难得到解决，而且其不均匀的手型性质对于可饱和吸收体的性质的精确控制存在固有问题，限制了饱和吸收的带宽。石墨烯可饱和吸收体具有零带隙的能带结构，拥有宽波段饱和吸收的特性，但是单层较低的光吸收一直没法得到解决，较难应用到激光器当中。而多层石墨烯的高质量生长工艺难度大，制备过程中往往会出现膜层分布不均匀，导致非饱和损耗增大，锁模阈值过高的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于钙钛矿材料的可饱和吸收体器件及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于钙钛矿材料的可饱和吸收体器件，其特征在于，包括基底层，以及封装在所述基底层表面的可饱和吸收层；所述可饱和吸收层为钙钛矿材料；用于封装所述可饱和吸收层的材料为光学透明的聚合物材料。

进一步地，基底层为反射层或透射层。

进一步地，所述反射层为镀有反射膜的硅片或者二氧化硅片，所述透射层为聚合物透明薄膜。

进一步地，光学透明的聚合物材料选自聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯醇(PVA)。

进一步地，所述钙钛矿材料为有机-无机杂化钙钛矿材料、纯无机钙钛矿、钙钛矿衍生物或官能化钙钛矿材料。

一种可饱和吸收器件的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备PDMS聚合物膜，作为转移层；

(2)将钙钛矿纳米片直接生长在转移层上，或者将钙钛矿纳米片旋涂在转移层上，并在30-50℃下加热10-30分钟，在转移层表面得到可饱和吸收层；

(3)将转移层贴附于基底层上，使其表面的可饱和吸收层粘附在基底层上；

(4)在50-60℃下加热30分钟以上，PDMS转移层失去黏性，与可饱和吸收层分离脱落；

(5)在上述可饱和吸收层上旋涂一层PMMA或者PVA聚合物层，作为透明保护层。