[发明专利]基于碳纳米洋葱粒子的可饱和吸收体制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种基于碳纳米洋葱粒子的可饱和吸收体制备方法，包括：制备碳纳米洋葱粒子；将所述碳纳米洋葱粒子、成膜剂和去离子水按比例混合后制成混合溶液；将所述混合溶液经超声分散后，制备获得到基于碳纳米洋葱的可饱和吸收体，所述混合溶液中碳纳米洋葱粒子的质量份数为0.2份～1.63份，去离子水的质量份数为30～50份，所述成膜剂的质量份数为8～25份，本发明将碳纳米洋葱纳米粒子与成膜剂混合制成的可饱和吸收体，具有良好的透光率，其呈现出明显的可饱和吸收效应，且其制备简单，稳定性好，大大提高了光和材料的相互作用，增强了可饱和吸收体的损伤阈值，本发明还提供了一种可饱和吸收体及其在光纤激光器中的应用。

技术领域

本发明涉及脉冲激光技术领域，特别涉及一种基于碳纳米洋葱的可饱和吸收体、可饱和吸收体的制备方法及应用。

背景技术

脉冲光纤激光器展现出窄脉冲宽度和高峰值功率的显著优势，这使得它们具有材料加工、光纤等广泛应用传感、医疗外科和自由空间通信。被动调 Q和锁模，是实现脉冲光纤激光器的主要手段。作为激光腔内非线性光调制器的可饱和吸收体，是实现脉冲激光技术的关键。现有的可饱和吸收体，存在许多限制，探索新的机理，新的材料，研制新一代的超快激光器是目前的研究的热点。非线性偏振旋转作为一种人造可饱和吸收体，通过利用激光腔中的偏振器和光纤的非线性双折射的组合来实现锁模，响应迅速，具有高损伤阈值。非线性偏振旋转的结构相对复杂，其状态易受温度影响，对腔体结构提出更高的要求，这极大限制了基于非线性偏振旋转的可饱和吸收体在超快激光器中的应用。

因此，对高性能的新型可饱和吸收体的探索具有重要意义，如制备工艺简单、成本低、参数调控灵活，特别是非线性吸收带宽较宽的可饱和吸收体，可实现多波段脉冲激光输出。

发明内容

本发明提供了一种基于碳纳米洋葱的可饱和吸收体制备方法，将碳纳米洋葱纳米粒子与成膜剂混合制成的可饱和吸收体，具有良好的透光率，其呈现出明显的可饱和吸收效应，且其制备简单，稳定性好，大大提高了光和材料的相互作用，增强了可饱和吸收体的损伤阈值。

本发明提供的技术方案为：

一种基于碳纳米洋葱粒子的可饱和吸收体制备方法，包括：

制备碳纳米洋葱粒子；

将所述碳纳米洋葱粒子、成膜剂和去离子水按比例混合后制成混合溶液；

将所述混合溶液经超声分散后，制备获得到基于碳纳米洋葱的可饱和吸收体。

优选的是，所述混合溶液中碳纳米洋葱粒子的质量份数为0.2份～1.63份，去离子水的质量份数为30～50份，所述成膜剂的质量份数为8～25份。

优选的是，所述混合溶液经超声分散后，涂抹在玻璃表面或沉积在拉锥光纤、D型光纤或包层腐蚀光纤表面，或填充在光子晶体空气孔中，干燥后获得到基于碳纳米洋葱的可饱和吸收体。

优选的是，所述成膜剂为羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯或聚二甲基硅氧烷中的一种或几种。

优选的是，所述碳纳米洋葱粒子的制备包括：

将Ni-Fe/Al₂O₃和NiO-Fe₂O₃的混合粉末撒入恒温箱中，所述恒温箱温度设定为第一反应温度；其中，Ni-Fe/Al2O3的质量份数为0.2份～1.63份， NiO-Fe2O3的质量份数为30～50份；

将氢气充入所述恒温箱内对所述混合粉末进行还原，并在氮气气氛下冷却至室温得到Ni-Fe粉末，其中，所述氢气的充入流量为100mL/min，充入时间为1h；

将所述恒温箱升温至第二反应温度，并充入甲烷、氮气和氢气，恒温处理够,通过化学气相沉积法生长出碳纳米洋葱沉淀物；