[发明专利]基于碲-铋异质结的可饱和吸收体及其制备方法、激光器

说明书

本发明公开了一种基于混合维度的碲‑铋异质结的可饱和吸收体及其制备方法、激光器，其中可饱和吸收体包括微纳光纤和设置在微纳光纤表面的碲‑铋异质结，碲‑铋异质结包括0D铋量子点和1D碲纳米管，0D铋量子点均匀分布于1D碲纳米管的周围形成核壳结构。可饱和吸收体采用碲‑铋异质结的结构，该碲‑铋异质结环境稳定性良好且光吸收较强，非线性吸收系数比大多数二维材料大至少一个量级，且具有较小的可饱和吸收强度，适用于短脉冲激光器，使短脉冲激光器具有低阈值锁模功率和良好的环境稳定性。

技术领域

本发明涉及激光器相关技术领域，尤其是涉及一种基于混合维度的碲-铋异质结的可饱和吸收体及其制备方法、激光器。

背景技术

超快激光器实现超短脉冲的主要方法之一为被动锁模技术，其关键是在激光腔内引入可饱和吸收体。目前已有的可饱和吸收体材料包括半导体可饱和吸收镜，以及石墨烯、二硫化钼、黑磷为代表的二维材料等。但半导体可饱和吸收镜工作波长范围较小，制作复杂且昂贵；石墨烯虽然具有宽波段响应、高载流子迁移率、大比表面积等优点，但存在吸收效率较低的不足；二硫化钼的可调节带隙特性及在特定波长较好的吸收弥补了石墨烯的不足，但复杂的制备过程和较大的能带隙限制了其难以重复大量制备，仅更适合可见区波长的应用；黑磷材料适合在近红外波段工作，但其对周围环境敏感，稳定性较差，无法长时间稳定工作，在潮湿等特殊环境下更是无法正常工作。

因此，有必要提供一种稳定性更好、具备高非线性光学性能的可饱和吸收体，以得到环境稳定性较好的锁模超短脉冲激光器。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于混合维度的碲-铋异质结的可饱和吸收体，稳定性更佳，且非线性吸收系数比大多数二维材料大，具有较小的可饱和吸收强度。

本发明还提供包括基于混合维度的碲-铋异质结的可饱和吸收体的制备方法及激光器。

根据本发明的第一方面实施例的基于混合维度的碲-铋异质结的可饱和吸收体，包括微纳光纤和设置在所述微纳光纤表面的碲-铋异质结，所述碲-铋异质结包括0D铋量子点和1D碲纳米管，所述0D铋量子点均匀分布于所述1D碲纳米管的周围形成核壳结构。

本发明实施例的可饱和吸收体采用碲-铋异质结的结构，0D铋量子点均匀分布于1D碲纳米管的周围，呈现铋量子点包裹碲纳米管的核壳结构，该碲-铋异质结环境稳定性良好且光吸收较强，非线性吸收系数比大多数二维材料大至少一个量级，且具有较小的可饱和吸收强度，适用于短脉冲激光器，使短脉冲激光器具有低阈值锁模功率和良好的环境稳定性。

根据本发明的一些实施例，所述1D碲纳米管的直径范围为70nm-90nm。

根据本发明的一些实施例，所述0D铋量子点的尺寸小于50nm。

根据本发明的一些实施例，所述微纳光纤的直径范围内为5μm-10μm。

根据本发明的第二方面实施例的基于混合维度的碲-铋异质结的可饱和吸收体的制备方法，包括以下步骤：

采用水热法制备碲-铋异质结，所述碲-铋异质结包括0D铋量子点和1D碲纳米管，所述0D铋量子点均匀分布于所述1D碲纳米管的周围形成核壳结构；

制备微纳光纤，并将所述碲-铋异质结吸附在所述微纳光纤表面，得到可饱和吸收体。

根据本发明的一些实施例，采用水热法制备碲-铋异质结，包括：

将碲酸钠和聚乙烯吡咯烷酮溶解，并加入氨水溶液和水合肼得到第一混合溶液；

将所述第一混合溶液转移到水热反应釜中进行处理；

对经过处理后的产物进行纯化处理，得到0D铋量子点材料；

将所述0D铋量子点材料分散在乙二醇中，并加入五水合硝酸铋得到第二混合溶液；