[發明專利]一種介孔碳球在制作可飽和吸收體中的應用

有效

• 申請號: 201810328949.2
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108493754B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 秦冠仕;王方;秦偉平;喬振安;吳長鋒
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01S3/11
• 分類號: H01S3/11;H01S3/098
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 郭佳寧;朱世林

本發明提供一種介孔碳球在制作可飽和吸收體中的應用，利用介孔碳球的可飽和吸收特性制備可飽和吸收體，應用于激光器中，這種可飽和吸收體是一種基于介孔碳球的可用于光纖激光器調Q或者鎖模的可飽和吸收體，包括由介孔碳球和成膜劑結合在一起的可飽和吸收體以及基于介孔碳球涂覆拉錐光纖的可飽和吸收體；將這些可飽和吸收體置于光纖激光腔中，可實現近紅外波段脈沖激光輸出，本發明拓展了可飽和吸收體的種類，可廣泛應用于近紅外光波段的脈沖激光器。

技術領域

本發明屬于超快激光技術領域，具體涉及一種介孔碳球在制作可飽和吸收體中的應用。

背景技術

超快激光技術是激光發明以后發展起來的一門新興的學科分支。超快激光具有窄脈寬、高峰值功率等特點，是對微觀世界進行研究和揭示新的超快過程的重要手段，廣泛應用于頻譜檢測、光通訊、激光微加工等領域。超快激光器經歷了從染料激光器到固體激光器的發展，開辟了科學和工業應用的新時代。但其價格昂貴、體積龐大、對環境的穩定性差等缺陷阻礙了超快激光器的應用。因此探索新的機理，新的材料，研制新一代的超快激光器成為世界范圍內的熱門研究課題。

與傳統固體激光器相比，光纖激光器具有效率高、光束質量好、成本低廉、結構簡單、便于集成及穩定性好等優點。無論什么波長，產生超快脈沖激光大多數采用調Q和鎖模技術，而商用超快光纖激光器多數采用被動調Q或者鎖模技術，這就需要一個非線性光學元件—我們稱之為可飽和吸收體。目前，常用的可飽和吸收體主要有非線性偏振旋轉器件、半導體可飽和吸收鏡、碳納米管和石墨烯等，然而基于線性偏振旋轉器件的脈沖激光器需要在腔內加入起偏器等器件，不容易實現全光纖結構且脈沖穩定性較差。盡管半導體可飽和吸收鏡已經發展比較成熟，但制備工藝復雜，成本高，限制其在脈沖激光器的實際應用。近幾年來，基于碳基材料的可飽和吸收體-碳納米管和石墨烯，具有超快的響應時間，寬的吸收帶寬，較大的三階非線性系數，低廉的制備成本以及易于實現全光纖集成等特性，得到了廣泛的關注，是理想的可飽和吸收體材料。碳基材料由于光學性能優越引起了社會極大的關注，將碳納米管材料、石墨烯材料制備成可飽和吸收體，在光纖激光器中實現鎖模、調Q脈沖的輸出，更成為研究的熱點。然而碳納米管吸收波長的位置由其管徑決定，石墨烯的長期穩定性仍需要驗證，這在一定程度上限制了他們的應用范圍，因此研究新的碳基材料，并探索其在超快激光器中的應用仍然具有重要意義。

介孔碳球，一種納米多孔碳基材料，由于其特殊的形狀，低的密度，大的表面積和孔隙度等特性，在氣體存儲，醫藥載體，鋰電池，化學模板等方面有著特殊應用。目前為止，關于介孔碳球的可飽和吸收特性及其在超快激光器中的應用還未見報道，鑒于超快光纖激光器在材料制備，光纖傳感，醫學，軍事以及基礎研究領域均具有重要的潛在應用，因此尋找一種具有可飽和吸收性質的材料是實現新型超快光纖激光器的理想方案之一。

發明內容

碳納米管和石墨烯是實現全光纖被動超快光纖激光器可飽和吸收體的兩種主要碳基材料，為了拓展可飽和吸收體的種類，本發明提供一種介孔碳球在制作可飽和吸收體中的應用，利用介孔碳球的可飽和吸收特性制備可飽和吸收體，應用于激光器中，這種可飽和吸收體是一種基于介孔碳球的可用于光纖激光器調Q或者鎖模的可飽和吸收體，包括由介孔碳球和成膜劑結合在一起的可飽和吸收體以及基于介孔碳球涂覆拉錐光纖的可飽和吸收體；其中由介孔碳球和成膜劑結合在一起的可飽和吸收體由介孔碳球和成膜劑按照摩爾比10～166:1的比例通過混合、物理或化學摻雜的方法結合在一起制得；基于介孔碳球涂覆拉錐光纖的可飽和吸收體是由介孔碳球和拉錐光纖結合在一起，得到由介孔碳球和拉錐光纖組成的可飽和吸收體。

具體的說，由介孔碳球和成膜劑按照摩爾比10～166:1的比例通過混合、物理或化學摻雜的方法結合在一起制得的可飽和吸收體是將介孔碳球與成膜劑水溶液按介孔碳球粉末與成膜劑摩爾比10～166:1的比例混合，超聲分散2～5h后將混合溶液旋涂于平整的硅片表面，在真空密閉容器中自然干燥直至成膜，該層膜即是制得的可飽和吸收體；