[發明專利]基于石墨烯的可飽和吸收體的制備方法

無效

• 申請號: 201110098139.0
• 申請日: 2011-04-20
• 公開（公告）號: CN102255232A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 任兆玉;白晉濤;江曼;張玉萍;周譯玄
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: H01S3/11
• 分類號: H01S3/11
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司 61202
• 代理人: 謝鋼

技術領域

本發明屬于超短脈沖激光器可飽和吸收體制備技術領域，具體涉及新型碳納米材料石墨烯作為可飽和吸收體的制備方法。

背景技術

石墨烯是2004年被英國曼徹斯特大學Geim教授發現的一種新型碳材料，由單層碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀平滑的晶格結構。由于石墨烯特殊的結構，使其在力學、電學和光學方面均有優異的特性。

超短脈沖技術是物理學、化學、生物學、光電子學，以及激光光譜學等學科對微觀世界進行研究和揭示新的超快過程的重要手段。利用可飽和吸收體被動鎖模是目前產生超短脈沖常用的一種方法。目前使用的可飽和吸收體包括染料、色心晶體、Cr⁴⁺、SESAM以及單壁碳納米管等，但是都有著各自的缺陷，染料使用很不方便，并且通常有毒性，見光易分解；SESAM制作工藝復雜，工作波長范圍很窄并且調制深度很難調整；最近，SWCNT也作為可飽和吸收體，但其存在的問題是吸收光波長由管徑和手性決定，并且包含半導體型管和金屬型管，不合適的管徑和金屬型管對某一特定波長是沒有意義的，同時不易分散，不利于制備可飽和吸收體。

發明人通過實驗證明，石墨烯具有可飽和吸收特性，并且可以彌補上述可飽和吸收體材料的不足，且石墨烯具有零帶隙的特點，其可飽和吸收特性與波長無關，因此可以將其作為全光帶的可飽和吸收體。

發明內容

本發明目的是提供一種新型的可適用于各種波長的基于石墨烯的可飽和吸收體的制備方法，以克服現有技術的不足。

本發明實現過程如下：

基于石墨烯的可飽和吸收體的制備方法，包括以下步驟：

（1）把石墨烯加入到水或有機溶劑中，進行超聲分散，制備得到石墨烯濃度為4-20mg/mL的分散液；

（2）將上述石墨烯分散液離心，取上清液；

（3）將上清液加入到中空的兩通光面鍍膜的玻璃或石英器皿中，制得可飽和吸收體。

為使石墨烯原料在溶劑中分散均勻，超聲分散時加入了分散劑脫氧膽酸鈉（SDC），加入量無特殊限定，以使石墨烯能夠分散均勻即可，一般石墨烯與SDC的重量比在2:1到1:1為好。

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

所述有機溶劑為氯仿、甲醇、乙醇、丙酮、乙腈或環己烷。

離心轉速為2000～10000r/min，最好為4000～12000r/min。

本發明采用石墨烯這種新型碳材料作為可飽和吸收體，可以彌補和改善現有各種可飽和吸收體的種種缺陷，為超短脈沖技術的發展提供了一種簡單易行、成本比較低廉并且可適用于各種波長的可飽和吸收體的制備方法。

附圖說明

圖1為本發明制得的石墨烯可飽和吸收體；

圖2為本發明石墨烯可飽和吸收體的拉曼光譜；

?圖3為可飽和吸收體調Q產生的脈沖序列。

具體實施方式

下面對本發明作進一步詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

實施例1

基于石墨烯的可飽和吸收體的制備方法，包括以下步驟：

（1）把石墨烯原料（單層、少層和多層混合石墨烯）加入到溶劑中，對其進行超聲處理，得到石墨烯在該溶劑中的分散液。

具體地說，石墨烯采用物理方法進行分散，具體操作為：

1)將80mg石墨烯粉末加入到10mL去離子水中；

2)將上述溶液進行超聲處理約8-16個小時，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，并且能在數月內保持穩定，不發生沉降。????

(2)對上述所得的石墨烯分散液進行超速離心處理，離心結束后，取其上清液。

本實施例中，離心機轉速為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)將上清液加入到中空的兩通光面鍍1064nm增透膜的玻璃器皿中，得到可飽和吸收體，如圖1所示。

圖2為可飽和吸收體的拉曼光譜，可以看出石墨烯的幾個特征峰值沒有變化，表明在制備過程中石墨烯沒有受到破壞，保持原有的性質。將制備好的可飽和吸收體插入1064nmNd:YAG激光器中，產生了調Q脈沖序列（圖3）。?