[發(fā)明專(zhuān)利]一種二氧化硅基寬帶飽和吸收器件的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611255846.5
• 申請(qǐng)日: 2016-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108270144A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王勇剛;李璐
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 陜西師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01S3/098
• 分類(lèi)號(hào): H01S3/098
• 代理公司: 西安智萃知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 61221
• 代理人: 張蓓

本發(fā)明屬于光學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種二氧化硅基寬帶飽和吸收器件的制備方法。本發(fā)明的制備方法主要包括兩個(gè)過(guò)程，一是寬帶可飽和吸收體溶膠的制備過(guò)程，二是將制備好的寬帶可飽和吸收體溶膠滴涂在D型光纖的D型區(qū)上，待陳化為凝膠，即得到寬帶可飽和吸收器件。本發(fā)明采用溶膠凝膠法制備寬帶可飽和吸收體，均勻地分布在二氧化硅凝膠中，有效地隔離空氣，形成了一種很好的保護(hù)基質(zhì)，防止氧化，提高光損傷閾值，提高使用穩(wěn)定性；用于全光纖倏逝波鎖模光纖激光器中，可以極大地降低插入損耗，從而降低寬帶可飽和吸收體器件的非飽和損耗，使用方便，便于工業(yè)推廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種二氧化硅基寬帶飽和吸收器件的制備方法。

背景技術(shù)

以皮秒和飛秒為代表的超短脈沖高端激光技術(shù)在國(guó)家安全、國(guó)防建設(shè)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化和科技前沿等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用前景。

隨著半導(dǎo)體可飽和吸收鏡（SESAM）的發(fā)明和成熟，超短脈沖激光技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的階段。多種類(lèi)型的SESAM作為吸收體的鎖模激光器被推向市場(chǎng)。作為傳統(tǒng)的穩(wěn)定的可飽和吸收體，SESAM作為被動(dòng)鎖模吸收體，既可以產(chǎn)生飛秒激光，也可以產(chǎn)生皮秒激光，使超短脈沖在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用中取長(zhǎng)補(bǔ)短，各有用途。

然而，SESAM只能作為分立器件，限制了其在全光纖鎖模激光器中的應(yīng)用。另一方面，SESAM只能支持幾十納米的鎖模帶寬，不同波段的鎖模需要不同的材料組分，帶來(lái)了巨大的制作成本，且制作過(guò)程復(fù)雜。

以碳納米管，石墨烯，拓?fù)浣^緣體，過(guò)渡金屬硫化物等為代表的寬帶可飽和吸收體在2004年首次被用于鎖模激光器，其飽和吸收譜寬從一微米到兩微米都可以用來(lái)鎖模。

然而，這類(lèi)可飽和吸收體的工作穩(wěn)定性和抗光損傷性能參數(shù)不如SESAM是目前無(wú)法真正取代SESAM的主要原因。比如SESAM的非飽和損耗通常低于5%，甚至低于1%，而寬帶可飽和吸收體的非飽和損耗常常高達(dá)百分之幾十，這制約了鎖模激光器的穩(wěn)定工作壽命和脈沖激光輸出功率。

另一方面，人們發(fā)現(xiàn)，這類(lèi)寬帶可飽和吸收體在空氣中的光損傷閾值不高，但在真空或是惰性氣體下可以承受很高的光功率。研究還發(fā)現(xiàn)，純的寬帶可吸收體彼此相鄰，可能會(huì)阻礙對(duì)激光的吸收效率，也容易造成對(duì)激光的散射，而如果將寬帶可飽和吸收體分散在某種基質(zhì)中，激光吸收效率會(huì)提高很多。

此外，光纖激光器在倏逝波鎖模狀態(tài)下能大大降低飽和吸收器件的非飽和損耗。這些已知的事實(shí)引導(dǎo)我們研究具有高損傷閾值的寬帶可飽和吸收器件，使之能適用于高功率輸出的鎖模激光器，并能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的寬帶可飽和吸收體工作穩(wěn)定性差和光損傷閾值低的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種采用溶膠-凝膠法制備高損傷閾值的二氧化硅基寬帶可飽和吸收器件的方法，用在倏逝波鎖模光纖激光器中，可以實(shí)現(xiàn)寬帶吸收體長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作以及大功率激光輸出。

本發(fā)明主要包括兩個(gè)過(guò)程，第一個(gè)過(guò)程是寬帶可飽和吸收體溶膠的制備過(guò)程，第二個(gè)過(guò)程是將制備好的寬帶可飽和吸收體溶膠滴涂在D型光纖的D型區(qū)上，待陳化為凝膠，即得到寬帶可飽和吸收器件。

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種二氧化硅基寬帶飽和吸收器件的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：制備分散液：將正硅酸乙酯、乙醇、寬帶可飽和吸收體和N，N-二甲基乙酰胺混合，制成分散液；

步驟二：制備寬帶可飽和吸收體溶膠：將步驟一的分散液超聲振蕩，使其混合均勻后，加入水，再用氫氟酸調(diào)節(jié)pH值至2-3，繼續(xù)超聲振蕩，至正硅酸乙酯充分水解縮聚，得到寬帶可飽和吸收體溶膠；

步驟三：制備寬帶可飽和吸收器件：將步驟二制備的寬帶可飽和吸收體溶膠滴涂在已拋光好的D型光纖的D型區(qū)上，放入加蓋的有機(jī)塑料培養(yǎng)皿中，室溫陳化，至寬帶可飽和吸收體溶膠陳化為凝膠，即制成寬帶可飽和吸收器件。