[發(fā)明專利]一種基于石墨烯的可飽和吸收鏡的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110098138.6
• 申請日: 2011-04-20
• 公開（公告）號: CN102201643A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任兆玉;白晉濤;江曼;張玉萍;周譯玄
• 申請（專利權(quán)）人: 西北大學(xué)
• 主分類號: H01S3/11
• 分類號: H01S3/11
• 代理公司: 西安西達(dá)專利代理有限責(zé)任公司 61202
• 代理人: 謝鋼

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可飽和吸收鏡的制備方法，具體涉及一種基于石墨烯的可飽和吸收鏡的制備方法，屬于超短脈沖固體激光器可飽和吸收鏡制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

超短脈沖技術(shù)在工業(yè)、生物、軍事等諸多領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，可飽和吸收體對于超短脈沖技術(shù)的發(fā)展有著極其重要的影響，盡管現(xiàn)在已經(jīng)有如Cr⁴⁺，SESAM和單壁碳納米管等作為可飽和吸收體來產(chǎn)生超短脈沖，但是都存在有各種不足，比如Cr⁴⁺產(chǎn)生脈沖不穩(wěn)定，SESAM的制備工藝復(fù)雜、成本高，而單壁碳納米管則需要通過控制其管徑和手性來滿足對某一波長的吸收，且易聚集成束，很難分散，嚴(yán)重影響其光學(xué)性能。

石墨烯（graphene）是2004年被英國曼徹斯特大學(xué)Geim教授發(fā)現(xiàn)的，是一種由單層碳原子緊密堆積而成的二維蜂窩狀結(jié)構(gòu)的新型碳材料。石墨烯具有非線性吸收特性，在光強(qiáng)較弱時(shí)，價(jià)帶電子通過吸收光子躍遷到導(dǎo)帶，但在光強(qiáng)足夠大的時(shí)候，導(dǎo)帶很容易被填滿，根據(jù)泡利不相容原理，價(jià)帶電子不能進(jìn)一步吸收光子，即石墨烯達(dá)到了吸收飽和，光子可以無損耗的通過石墨烯。

利用石墨烯的這種光學(xué)特性，可以將其設(shè)計(jì)為可飽和吸收體，用于超短脈沖技術(shù)，并且石墨烯具有零帶隙的特點(diǎn)，因此其可飽和吸收特性與光波長無關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有可飽和吸收體所存在的上述不足，提供一種簡單方便、成本低廉的基于石墨烯的可飽和吸收鏡的制備方法，所制備的可飽和吸收鏡中的石墨烯能夠保持良好的化學(xué)結(jié)構(gòu)的完整性，分布比較均勻。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)過程如下：

一種基于石墨烯的可飽和吸收鏡的制備方法，包括以下步驟：

（1）把石墨烯加入到溶劑水或氯仿中，對其進(jìn)行超聲分散，制備得到石墨烯濃度為4-20mg/mL的分散液；

（2）將上述所得石墨烯分散液離心，取上清液；

（3）若步驟（1）中溶劑為水，則將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%-20%的聚乙烯醇水溶液加至上述上清液中混合，聚乙烯醇水溶液與上清液體積比為1:1；

若步驟（1）中溶劑為氯仿，則將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%-20%的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）氯仿溶液加至上述上清液中混合，聚甲基丙烯酸甲酯氯仿溶液與上清液體積比為1:1；

（4）將上述混合液旋涂于增透鏡或高反鏡上，制得可飽和吸收鏡。

所述石墨烯原料為單層石墨烯、少層石墨烯（few?lay）、多層石墨烯或其混合石墨烯。

為了防止PMMA過快凝結(jié)，在所述氯仿中加入了氯苯，氯仿與氯苯體積比為（4:1）～（6:1）。

上述步驟（2）中離心機(jī)轉(zhuǎn)速為2000～10000r/min，最好為4000～12000r/min。

上述步驟（4）中所述的旋涂法轉(zhuǎn)速為2000-6000r/min。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）采用石墨烯作為可飽和吸收鏡，可以用于不同波長；

（2）本發(fā)明制備過程簡便易行，成本低廉，易于實(shí)際應(yīng)用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明制得的石墨烯可飽和吸收鏡；

圖2為本發(fā)明制得的石墨烯可飽和吸收鏡的拉曼光譜；

圖3為本發(fā)明制得的可飽和吸收鏡調(diào)Q產(chǎn)生的脈沖序列。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，實(shí)施例給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。

實(shí)施例1

一種基于石墨烯的可飽和吸收鏡的制備方法，包括以下步驟：

（1）使用氯仿和氯苯混合的分散液對混合石墨烯粉末進(jìn)行分散，制得分散性良好的石墨烯分散液。

本實(shí)施例中，石墨烯分散液采用物理方法進(jìn)行分散，具體步驟為：

a、將120mg混合石墨烯粉末加入8mL氯仿、2mL氯苯混合液中；

b、將上述溶液進(jìn)行超聲處理約8-16個(gè)小時(shí)，其中超聲功率為160W。超聲后所得到的分散液是分散良好的石墨烯分散液，并且能在數(shù)月內(nèi)保持穩(wěn)定，不發(fā)生沉降。

（2）采用離心機(jī)對上述石墨烯分散液進(jìn)行30分鐘離心處理。

本實(shí)施例中，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為4000r/min，離心后石墨烯大顆粒沉積于離心管底部，上層為石墨烯上清液，為灰黑色透明液體。

（3）將質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的PMMA氯仿溶液以體積比1:1加入離心后所得石墨烯上清液，對兩者的混合液進(jìn)行超聲。

本實(shí)施例中，步驟（3）進(jìn)行超聲處理約2-6個(gè)小時(shí)，超聲功率為160W，得到的混合液為灰黑色透明液體。

(4）采用旋涂法，將上述的混合液旋涂于1064nm增透鏡上，得到可飽和吸收鏡。