[發明專利]一種石墨烯非線性光學效應的全光調控方法及裝置

有效

• 申請號: 202011017062.5
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112255173B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 劉開輝;程陽;趙子荀;洪浩
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/84;G01N21/65;G01N21/33
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 王欣

1.一種石墨烯非線性光學效應的全光調控的裝置，其特征在于，所述裝置包括沿光路依次設置的振蕩器、光學參量放大器、分束鏡和鏡頭，其中，所述振蕩器產生一定波長的超快光，所述超快光通過光學參量放大器產生兩束波長可以調節的超快光，其中一束作為探測光，另一束光作為泵浦光；所述探測光和泵浦光通過分束鏡后合成為一束合成光束并通過所述鏡頭照射到石墨烯樣品上；所述裝置還包括采集光路，所述采集光路收集所述石墨烯樣品產生的三次諧波信號；

所述采集光路包括沿光路依次設置的濾波片、光電倍增管和鎖相放大器，所述三次諧波信號依次通過所述濾波片和所述光電倍增管后輸出給鎖相放大器，或者所述采集光路包括沿光路依次設置的濾波片和光譜儀，所述三次諧波信號通過所述濾波片后輸出給所述光譜儀；

所述石墨烯樣品產生的三次諧波信號具有低于2.5 ps的超快的響應時間，調制深度高于90%；所述探測光的能量在0.78-1.03 eV范圍內可調，重復頻率250 KHz，脈沖寬度約70fs；所述泵浦光的能量在1.55-3.1 eV范圍內可調；

所述石墨烯樣品為單層石墨烯。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，在泵浦光或探測光所在的光路之一或兩者加入時間延遲裝置。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，在探測光路里加入精密電動位移臺調控兩束光的時間延遲。

4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，泵浦光的能量高于探測光的能量；所述光譜儀包括紫外光譜儀；所述振蕩器包括鈦藍寶石振蕩器；所述一定波長包括800 nm。

5.一種石墨烯非線性光學效應的全光調控的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

S1、提供石墨烯樣品：

準備石墨烯材料，并將所述石墨烯材料與基底貼合以得到所述石墨烯樣品；

S2、對石墨烯樣品進行全光調控：

利用權利要求1-4任一項所述的裝置產生超快光，使所述石墨烯樣品產生三次諧波信號，并通過所述采集光路收集所述石墨烯樣品產生的三次諧波信號。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述基底包括透明基底。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述透明基底包括熔融石英基底。

8.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟S1具體包括如下步驟：利用機械剝離的方法，將塊體石墨撕到熔融石英透明基底上。

9.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟S1具體包括如下步驟：利用3M膠帶，把塊體石墨撕在0.5mm熔融石英基底上，制備出高質量的手撕單層石墨烯。

10.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，在步驟S1之前還包括對熔融石英基底進行預處理，所述預處理包括在進行機械剝離之前將熔融石英基底先分別通過丙酮和異丙醇超聲清洗10分鐘以上去除雜質吸附。

11.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟S1還包括如下步驟：將石墨烯撕到熔融石英基底后，在熱臺上設定溫度為80℃-90℃加熱10分鐘以上，增強石墨烯和基底之間的貼合。