一种用于可饱和吸收体的基于二维材料的量子点薄膜及其制备方法和在超快激光中的应用
【专利摘要】本发明提供了一种用于可饱和吸收体的基于二维材料的量子点薄膜，其组成成分包括量子点，量子点为石墨烯量子点、拓扑绝缘体量子点、过渡金属硫化物量子点和黑磷量子点中的至少一种，量子点的尺寸在100nm以下。该量子点薄膜的光吸收率比常规二维材料的光吸收率大一个数量级，另外，该量子点具备与常规二维材料一样的可饱和吸收特性。本发明还提供了该基于二维材料的量子点薄膜的制备方法和应用，当该量子点薄膜应用于超快被动锁模激光器时，可以根据激光器的工作波长选择不同尺寸的量子点，从而使量子点的能量带隙与超快锁模激光器的工作波长一致。由于量子限域效应和边缘效应，量子点材料对能带内的激光产生较强的吸收，提高了激光器的稳定性。
【专利说明】
一种用于可饱和吸收体的基于二维材料的量子点薄膜及其制备方法和在超快激光中的应用
技术领域
[0001]本发明涉及超快脉冲激光领域，具体涉及一种用于可饱和吸收体的基于二维材料的量子点薄膜及其制备方法和在超快激光中的应用。
【背景技术】
[0002]在激光器中，由于被动锁I旲激光器可以提供尚稳定性、尚光束质量、尚能量的超短脉冲，因此被广泛应用于科研、工业、国防、环境、能源、通讯等与人们生活息息相关的领域，具有强大的应用价值。
[0003]实现激光器被动锁模的方法主要包括可饱和吸收体被动锁模，目前常用的可饱和吸收体包括石墨烯、拓扑绝缘体、二硫化钼或黑磷等二维材料，虽然这些二维材料具有宽波段、小带隙、高载流子迀移率、高表面体积比等特性，但是，它们在某些方面(吸收强度、光谱范围、载流子动力学等)却存在不足，特别是光吸收率低。为了增加这些二维材料与光的相互作用强度，人们使用了基于D-型光纤和拉锥光纤的二维材料可饱和吸收体，从而产生稳定的超短脉冲激光。但是这些结构都伴随着较大的插入损耗，不利于大能量、高功率超短脉冲的产生。另外这些结构还不能与全固态激光器兼容。因此，如何增加二维材料与光的相互作用，以进一步提高其非线性光学性能，并提高激光器的稳定性、以满足市场的实际应用是亟需解决的一个问题。
【发明内容】
[0004]为解决上述问题，本发明提供了一种用于可饱和吸收体的基于二维材料的量子点薄膜，所述基于二维材料的量子点薄膜的光吸收率比常规二维材料的光吸收率大一个数量级，从而解决了常规二维材料使用时的光吸收率低等问题，进而提高被动锁模光纤激光器的稳定性。本发明还提供了一种基于二维材料的量子点薄膜的制备方法以及该量子点薄膜在超快激光中的应用。
[0005]本发明第一方面提供了一种用于可饱和吸收体的基于二维材料的量子点薄膜，其组成成分包括量子点，所述量子点为石墨烯量子点、拓扑绝缘体量子点、过渡金属硫化物量子点和黑磷量子点中的至少一种，所述量子点的尺寸在10nm以下。
[0006]其中，所述量子点的尺寸为2-100nm。
[0007]其中，所述量子点薄膜的组成成分还包括高分子有机化合物，所述高分子有机化合物为聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯中的至少一种。
[0008]本发明第一方面提供的量子点薄膜中含有量子点，由于量子点的量子限域效应和边缘效应，量子点与光发生共振增强效应，从而量子点对能带内的激光产生较强的吸收，因此，本发明的量子点薄膜光吸收率比常规二维材料的光吸收率大一个数量级，从而解决了常规二维材料使用时的光吸收率低等问题。另外，该量子点具备与常规二维材料一样的可饱和吸收特性。
[0009]本发明第二方面提供了一种用于可饱和吸收体的基于二维材料的量子点薄膜的制备方法，包括以下步骤:
[0010]提供基于二维材料的量子点溶液，所述基于二维材料的量子点溶液中的量子点为石墨烯量子点、拓扑绝缘体量子点、过渡金属硫化物量子点和黑磷量子点中的至少一种，所述量子点的尺寸在I OOnm以下；
[0011]超声分散后，将所述量子点溶液滴至或涂覆至基底上，真空条件下于70-100°C烘干，在所述基底上形成所述基于二维材料的量子点薄膜。
[0012]其中，将所述量子点溶液与高分子有机化合物混合，超声分散后，得到混合溶液；所述高分子有机化合物为聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯中的至少一种；
[0013]将所述混合溶液滴至或涂覆至基底上，真空条件下于70-100°C烘干，在所述基底上形成所述基于二维材料的量子点薄膜。
[0014]其中，所述高分子有机化合物与所述量子点溶液的固液比为l-3mg:10-30mL。
[0015]本发明第二方面提供的用于可饱和吸收体的量子点薄膜的制备方法，制备方法简单易操作，制得的量子点薄膜的光吸收率比常规二维材料的光吸收率大一个数量级，从而解决了常规二维材料使用时的光吸收率低等问题。
[0016]本发明第三方面提供了一种可饱和吸收体，所述可饱和吸收体包括目标基底以及设置在所述目标基底上的基于二维材料的量子点薄膜，所述基于二维材料的量子点薄膜的组成成分包括量子点，所述量子点为石墨烯量子点、拓扑绝缘体量子点、过渡金属硫化物量子点和黑磷量子点中的至少一种，所述量子点的尺寸在10nm以下。
[0017]其中，所述目标基底为光纤端面、反射镜或透明玻璃。
[0018]本发明第三方面提供的可饱和吸收体，包括基于二维材料的量子点薄膜，量子点薄膜的光吸收率比常规二维材料的光吸收率大一个数量级，另外，该量子点具备与常规二维材料一样的可饱和吸收特性。将该高质量、高光学吸收率的量子点薄膜制备成可饱和吸收体，使激光器实现被动锁模运转，从而产生高能量、高稳定的超短脉冲，可以显著提高非线性光学性能，并提高激光器的稳定性。
[0019]本发明第四方面提供了一种超快被动锁模激光器，包括第三方面所述的可饱和吸收体，所述可饱和吸收体中的量子点的能量带隙与所述超快被动锁模激光器的工作波长一致。
[0020]其中，所述超快被动锁模激光器为全光纤激光器或全固态激光器。
[0021]本发明第四方面提供的超快被动锁模激光器，包括第三方面所述的可饱和吸收体，所述可饱和吸收体中的量子点的能量带隙与所述超快被动锁模激光器的工作波长一致，由于量子限域效应和边缘效应，量子点与光发生共振增强效应，量子点对能带内的激光产生较强的吸收，可以显著提高激光器的稳定性。本发明将高质量、高光学吸收率的量子点薄膜制备成可饱和吸收体，使激光器实现被动锁模运转，产生高能量、高稳定的超短脉冲。
[0022]综上，本发明有益效果包括以下几个方面:
[0023]本发明提供的基于二维材料的量子点薄膜的光吸收率比常规二维材料的光吸收率大一个数量级，从而解决了常规二维材料使用时的光吸收率低等问题。另外，该量子点具备与常规二维材料一样的可饱和吸收特性。基于这种可饱和吸收体能有效地提高被动锁模光纤激光器的稳定性，满足市场的应用需求。
【附图说明】
[0024]图1为本发明一实施方式提供的基于二维材料的量子点薄膜的制备过程示意图；
[0025]图2为本发明一实施方式提供的全光纤激光器的结构示意图；
[0026]图3为本发明一实施方式提供的全光纤激光器中可饱和吸收体的分解结构示意图；
[0027]图4为本发明另一实施方式提供的全固态激光器的结构示意图；
[0028]图5为本发明一实施方式提供的黑磷量子点的扫描电镜图。
【具体实施方式】
[0029]以下所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
[0030]本发明第一方面提供了一种用于可饱和吸收体的基于二维材料的量子点薄膜，其组成成分包括量子点，量子点为石墨烯量子点、拓扑绝缘体量子点、过渡金属硫化物量子点和黑磷量子点中的至少一种，量子点的尺寸在10nm以下。
[0031 ]本发明实施方式中，量子点的尺寸在10nm以下，量子点的能量带隙对应的波长范围为400-4000nm。
[0032]本发明实施方式中，量子点的尺寸为2-100nm。
[0033]本发明实施方式中，量子点的尺寸在50nm以下。
[0034]本发明实施方式中，量子点的尺寸为2_50nm。
[0035]本发明实施方式中，本发明所述的量子点的尺寸指的是量子点的横向尺寸。
[0036]本发明实施方式中，量子点的形状为二维层状材料。
[0037]本发明实施方式中，量子点的厚度在1nm以下。
[0038]本发明实施方式采用的量子点包括石墨烯量子点、拓扑绝缘体量子点、过渡金属硫化物量子点和黑磷量子点中的至少一种，和常规的二维材料相比，本发明这些量子点为新型的二维材料，其厚度在1nm以下，其横向尺寸在10nm以下。由于这些量子点的尺寸都在10nm以下，因此拥有丰富的边缘效应和量子限域效应。可以通过控制尺寸大小来调节边缘效应和量子限域效应，进而得到不同能量带隙的量子点材料。
[0039]当该量子点薄膜应用于超快被动锁模激光器时，可以根据超快被动锁模激光器的工作波长选择不同尺寸的量子点，从而使量子点的能量带隙与超快被动锁模激光器的工作波长相匹配，在这种情况下，由于量子限域效应和边缘效应，量子点材料与光发生共振增强效应，量子点材料对能带内的激光产生较强的吸收，该量子点薄膜光吸收率比常规二维材料的光吸收率大一个数量级。另外，该量子点具备与普通二维材料一样的可饱和吸收特性。将该高质量、高光学吸收率的量子点薄膜制备成可饱和吸收体，使激光器实现被动锁模运转，广生尚能量、尚稳定的超短脉冲。
[0040]本发明实施方式中，拓扑绝缘体量子点包括Bi2Te3量子点、Bi2Se3量子点和Sb2Te3量子点中的至少一种。
[0041]本发明实施方式中，过渡金属硫化物量子点包括二硫化钼量子点或二硫化钨量子点。
[0042]本发明实施方式中，量子点薄膜的组成成分还包括高分子有机化合物，高分子有机化合物为聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯中的至少一种。
[0043]本发明实施方式中，高分子有机化合物的作用是增加基于二维材料的量子点的粘合性，从而有助于形成量子点薄膜。这种量子点薄膜在转移后续的转移过程中，不容易破碎。可以直接将量子点薄膜转移到光学反射镜或者光纤端面上，制成光学器件，提高转移的成功率。另外，这种高分子有机化合物可以保护量子点，可以保护其免受外界机械力等因素的破坏，更容易整合到激光器中去。
[0044]本发明实施方式中，量子点薄膜是由量子点溶液与高分子有机化合物经过混合、超声、干燥形成的。
[0045]本发明实施方式中，高分子有机化合物与量子点溶液的固液比为l-3mg:10-30mL。
[0046]本发明第一方面提供的量子点薄膜中的量子点的尺寸在10nm以下，由于量子限域效应和边缘效应，量子点与光发生共振增强效应，从而量子点对能带内的激光产生较强的吸收，因此，本发明的量子点薄膜光吸收率比常规二维材料的光吸收率大一个数量级，从而解决了常规二维材料使用时的光吸收率低等问题。另外，该量子点具备与常规二维材料一样的可饱和吸收特性。
[0047]本发明第二方面提供了一种用于可饱和吸收体的基于二维材料的量子点薄膜的制备方法，包括以下步骤:
[0048]提供基于二维材料的量子点溶液，基于二维材料的量子点溶液中的量子点为石墨烯量子点、拓扑绝缘体量子点、过渡金属硫化物量子点和黑磷量子点中的至少一种，量子点的尺寸在10nm以下；
[0049]超声分散后，将量子点溶液滴至或涂覆至基底上，真空条件下于70-100°C烘干，在基底上形成基于二维材料的量子点薄膜。
[0050]本发明实施方式中，将量子点溶液与高分子有机化合物混合，超声分散后，得到混合溶液;高分子有机化合物为聚乙烯醇(PVA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚苯乙烯(PS)中的至少一种；
[0051]将混合溶液滴至或涂覆至基底上，真空条件下于70-100°C烘干，在基底上形成基于二维材料的量子点薄膜。
[0052]本发明实施方式中，量子点以量子点溶液的形式进行保存。
[0053]本发明实施方式中，量子点溶液按照常规方法制备即可，具体不限，如石墨烯量子点可采用水热法、微波辅助法。黑磷量子点的制备方法可参考文献[Ul trasma11bIackphosphorus quantum dots: synthesis and use as photothermalagents，Angew.Chem.，2015，127(39): 11688-11692]进行制备。
[0054]本发明实施方式中，量子点溶液中量子点的质量比浓度为20%_30%。
[0055]本发明实施方式中，高分子有机化合物与量子点溶液的固液比为l-3mg:10-30mL。
[0056]本发明实施方式中，超声频率为50-70Hz。
[0057]本发明实施方式中，基底为铜箔或石英玻璃片。
[0058]本发明实施方式中，得到量子点薄膜后，可以将量子点薄膜转移至目标基底或者直接将带有基底的量子点薄膜设置在超快被动锁模激光器中。
[0059]本发明实施方式中，目标基底为光纤端面、反射镜或透明玻璃。
[0060]本发明实施方式中，当基底为铜箔时，转移的方法为将铜箔用溶解液溶解掉，然后，用光纤头粘取浮在溶解液上的量子点薄膜，使量子点薄膜从铜箔上转移至光纤端面上。[0061 ]本发明实施方式中，溶解液为FeCl3溶液。
[0062]本发明实施方式中，当基底为石英玻璃片时，可以将带有基底的量子点薄膜直接作为可饱和吸收体用在全固态激光器中。
[0063]本发明实施方式中，拓扑绝缘体量子点包括Bi2Te3量子点、Bi2Se3量子点和Sb2Te3量子点中的至少一种。
[0064]本发明实施方式中，过渡金属硫化物量子点包括二硫化钼量子点或二硫化钨量子点。
[0065]图1为本发明一实施方式提供的基于二维材料的量子点薄膜的制备过程示意图；从图1中可以看出，基于二维材料的量子点薄膜的制备过程包括以下步骤:第①步，将量子点溶液301与高分子有机化合物302混合形成混合物303;第②步，将混合物303超声，得到混合溶液304;第③步，从混合溶液304中取混合溶液液滴306滴到铜箔或石英玻璃片305上;第④步，烘干，形成基于二维材料的量子点薄膜307;第⑤步，将量子点薄膜307转移到其他目标基底308上。
[0066]本发明第二方面提供的量子点薄膜的制备方法，制备方法简单方便，制得的基于二维材料的量子点薄膜的光吸收率比常规二维材料的光吸收率大一个数量级，从而解决了常规二维材料使用时的光吸收率低等问题。
[0067]本发明第三方面提供了一种可饱和吸收体，可饱和吸收体包括目标基底以及设置在目标基底上的基于二维材料的量子点薄膜，基于二维材料的量子点薄膜的组成成分包括量子点，量子点为石墨烯量子点、拓扑绝缘体量子点、过渡金属硫化物量子点和黑磷量子点中的至少一种，量子点的尺寸在I OOnm以下。
[0068]本发明实施方式中，目标基底为光纤端面、反射镜或透明玻璃。
[0069]本发明实施方式中，目标基底的选择可以根据可饱和吸收体的应用情况进行选择。应用于不同激光器时，可采用不同的目标基底。
[0070]本发明第三方面提供的可饱和吸收体，包括基于二维材料的量子点薄膜，基于二维材料的量子点薄膜的光吸收率比常规二维材料的光吸收率大一个数量级，另外，该量子点薄膜具备与常规二维材料一样的可饱和吸收特性。将高质量、高光学吸收率的量子点薄膜制备成可饱和吸收体，可使激光器实现被动锁模运转，产生高能量、高稳定的超短脉冲，可以显著提高非线性光学性能，并提高激光器的稳定性，满足市场的应用需求。
[0071]本发明第四方面提供了一种超快被动锁模激光器，包括第三方面所述的可饱和吸收体，可饱和吸收体中的量子点的能量带隙与超快被动锁模激光器的工作波长一致。
[0072]本发明实施方式中，可饱和吸收体中的量子点的能量带隙与超快被动锁模激光器的工作波长一致指的是量子点的能量带隙对应的波长与超快被动锁模激光器的工作波长相同或相近。
[0073]本发明一优选实施方式中，超快被动锁模激光器为全光纤激光器或全固态激光器。
[0074]本发明一实施方式中，超快被动锁模激光器为全光纤激光器，全光纤激光器包括栗浦源、波分复用器、增益光纤、偏振控制器、偏振无关隔离器、光纤耦合器和本发明第三方面提供的可饱和吸收体。
[0075]本发明一优选实施方式中，光纤親合器为親合比为10:90的光纤親合器。
[0076]图2是本发明一实施方式提供的全光纤激光器的结构示意图。从图2中可以看出，本发明一实施方式提供的全光纤激光器包括栗浦源101、波分复用器102、增益光纤103、偏振控制器104、偏振无关隔离器105、光纤耦合器106、可饱和吸收体107，其中，波分复用器102、增益光纤103、偏振控制器104、偏振无关隔离器105、光纤耦合器106、可饱和吸收体107依次用单模光纤连接成环形光纤谐振器腔结构；其中，栗浦源101与波分复用器102的栗浦端(反射端)连接，以将栗浦光输入到光纤谐振器腔，波分复用器102的公共端与增益光纤103的一端相连，增益光纤103的另一端与偏振控制器104的输入端(透射端)相连，偏振控制器104的输出端与偏振无关隔离器105的输入端连接，偏振无关隔离器105的输出端与耦合比为10:90的光纤親合器106的输入端连接;光纤親合器106的10 %端输出信号光，而90 %端与可饱和吸收体107—端连接;可饱和吸收体107的另外一端与波分复用器102的信号端相连。可饱和吸收体产生可饱和吸收，使全光纤激光器产生超快激光脉冲。
[0077]本发明实施方式中，栗浦源输出的栗浦光的中心波长为980nm。
[0078]本发明实施方式中，增益光纤103为掺镱光纤、掺铋光纤、掺铒光纤、掺铥光纤或ZBLAN光纤等，具体的说，当选择不同的增益光纤时，波分复用器、光纤耦合器、偏振无关隔离器、偏振控制器、可饱和吸收体的工作波长为相应增益光纤的工作波长。
[0079]本发明实施方式中，栗浦源、波分复用器、偏振控制器、光纤耦合器、偏振无关隔离器为业界常规选择，本发明不做特殊限定。
[0080]图3为本发明一实施方式提供的全光纤激光器中可饱和吸收体的分解结构示意图；从图3中可以看出，可饱和吸收体107是由量子点薄膜与光纤连接器组成的，具体结构如图3所示，是由一个光纤连接头201、一个光纤适配器202、量子点薄膜203和另一个光纤连接头204组合而成，其中，量子点薄膜设置在光纤适配器中并位于两个光纤连接头201和204之间，形成光纤连接头-量子点薄膜-光纤连接头的三明治结构，最终形成可饱和吸收体结构。
[0081]本发明另一实施方式中，超快被动锁模激光器为全固态激光器，全固态激光器包括栗浦光源、输入镜、聚焦透镜、增益介质、本发明第三方面提供的可饱和吸收体和输出镜。
[0082]图4为本发明另一实施方式提供的全固态激光器的结构示意图；从图4中可以看出，全固态激光器包括栗浦光源401、输入镜402、聚焦透镜403、增益介质404、可饱和吸收体405和输出镜406。栗浦光源401输出的栗浦光通过聚焦透镜403进入到增益介质404，增益介质404受到栗浦光的激励，激发信号光。输入镜402对信号光是全反，而对栗浦光全透。输出镜406对信号光是部分透过。输入镜和输出镜组成激光器的谐振腔，可饱和吸收体产生可饱和吸收，使激光器产生超快激光脉冲。
[0083]本发明实施方式中，可饱和吸收体405由透明玻璃和设置在透明玻璃上的量子点薄膜组成。
[0084]本发明实施方式中，增益介质为Yb3+:ScB03、Nd:YAG陶瓷、Yb:CYA、Cr:ZnSe、Yb:LuYAG、Tm: CaYAlO4、Er: Y2O3陶瓷、Tm: YAG陶瓷等，具体的说，当选择不同的增益介质时，栗浦光源、输入镜、聚焦透镜、可饱和吸收体、输出镜等的工作波长为相应增益介质的工作波长。
[0085]本发明实施方式中，栗浦光源、输入镜、聚焦透镜和输出镜为业界常规选择，本发明不做特殊限定。
[0086]本发明第四方面提供的超快被动锁模激光器，包括第三方面所述的可饱和吸收体，可饱和吸收体中的量子点的能量带隙与超快被动锁模激光器的工作波长一致，由于量子限域效应和边缘效应，量子点与光发生共振增强效应，量子点对能带内的激光产生较强的吸收，可以显著提高激光器的稳定性。本发明将高质量、高光学吸收率的量子点薄膜制备成可饱和吸收体，使激光器实现被动锁模运转，产生高能量、高稳定的超短脉冲。
[0087]实施例1:
[0088]—种基于二维材料的量子点薄膜的制备方法，包括以下步骤:
[0089]提供黑磷量子点溶液，将20mL黑磷量子点溶液和2mg聚乙烯醇混合，50Hz频率下超声分散后，得到混合溶液;将混合溶液滴到铜箔上，真空条件下于70°C烘干后，在铜箔上形成黑磷量子点薄膜。
[0090]将铜箔用FeCl3溶解掉，然后，用光纤头粘取浮在FeCl3溶液上的量子点薄膜，使量子点薄膜从铜箔上转移至光纤头端面上。
[0091 ] 一种可饱和吸收体，可饱和吸收体包括一个光纤连接头、一个光纤适配器、黑磷量子点薄膜和另一个光纤连接头，其中，光纤连接头的光纤端面上贴合有黑磷量子点薄膜。
[0092]—种全光纤激光器，包括栗浦源、波分复用器、掺镱增益光纤、偏振控制器、偏振无关隔离器、光纤耦合器和上述的可饱和吸收体。
[0093]图5为本实施例中黑磷量子点的扫描电镜图，从图5中可以看出，黑磷量子点的尺寸为2.45nm左右，相应地，黑磷量子点的能量带隙对应的工作波长为880nmo
[0094]本实施例中全光纤激光器的工作波长为Ιμπι左右。
[0095]实施例2:
[0096]—种基于二维材料的量子点薄膜的制备方法，包括以下步骤:
[0097]提供石墨烯量子点溶液，将20mL石墨烯量子点溶液和2mg聚甲基丙烯酸甲酯混合，50Hz频率下超声分散后，得到混合溶液;将混合溶液滴到铜箔上，真空条件下于100°C烘干后，在铜箔上形成黑磷量子点薄膜。
[0098]将铜箔用FeCl3溶解掉，然后，用光纤头粘取浮在FeCl3溶液上的量子点薄膜，使量子点薄膜从铜箔上转移至光纤头端面上。
[0099]—种全光纤激光器，包括栗浦源、波分复用器、掺铒增益光纤、偏振控制器、偏振无关隔离器、光纤耦合器和上述的可饱和吸收体。
[0100]本实施例中，根据扫描电镜结果可知，石墨烯量子点的尺寸为IInm，相应地，石墨稀量子点的能量带隙对应的波长为1.5μηι。
[0101]本实施例中全光纤激光器的工作波长为1560nm。
[0102]实施例3:
[0103]一种基于二维材料的量子点薄膜的制备方法，包括以下步骤:
[0104]提供Bi2Te3量子点溶液，将20mLBi2Te3量子点溶液和2mg聚苯乙烯混合，50Hz频率下超声分散后，得到混合溶液;将混合溶液滴到石英玻璃片上，真空条件下于100°c烘干后，在石英玻璃片上形成Bi2Te3量子点薄膜。
[0?05] —种可饱和吸收体，可饱和吸收体包括透明玻璃和设置在透明玻璃上的Bi2Te3量子点薄膜组成。
[0106]—种全固态激光器包括栗浦光源、输入镜、聚焦透镜、增益介质、上述的可饱和吸收体和输出镜。
[0107]根据扫描电镜结果可知，Bi2Te3量子点的尺寸为2.2nm，相应地，Bi2Te3量子点的能量带隙对应的波长为820nm。
[0108]本实施例中全固态激光器的工作波长为800nm。
[0109]实施例4:
[0110]一种基于二维材料的量子点薄膜的制备方法，包括以下步骤:
[0111]提供二硫化钼量子点溶液，将20mL 二硫化钼量子点溶液和2mg聚乙烯醇混合，50Hz频率下超声分散后，得到混合溶液;将混合溶液滴到铜箔上，真空条件下于100°c烘干后，在铜箔上形成二硫化钼量子点薄膜。
[0112]将铜箔用FeCl3溶解掉，然后，用光纤头粘取浮在FeCl3溶液上的量子点薄膜，使量子点薄膜从铜箔上转移至光纤头端面上。
[0113]—种可饱和吸收体，可饱和吸收体包括一个光纤连接头、一个光纤适配器、二硫化钼量子点薄膜和另一个光纤连接头，其中，光纤连接头的光纤端面上贴合有二硫化钼量子点薄膜。
[0114]—种全光纤激光器，包括栗浦源、波分复用器、掺铒增益光纤、偏振控制器、偏振无关隔离器、光纤耦合器和上述的可饱和吸收体。
[0115]根据扫描电镜结果可知，二硫化钼量子点的尺寸为9nm，相应地，二硫化钼量子点的能量带隙对应的波长为I.4μπι。
[0116]本实施例中全光纤激光器的工作波长为1558nm。
[0117]效果实施例
[0118]对比例1:采用常规的黑磷二维材料作为可饱和吸收体，按照实施例1的全光纤激光器的组成和结构，制得全光纤激光器。
[0119]对比例2:采用常规的Bi2Te3二维材料作为可饱和吸收体，按照实施例3的全固态激光器的组成和结构，制得全固态激光器。
[0120]将实施例1的全光纤激光器和对比例I的全光纤激光器进行性能的对比，通过测量输出脉冲的射频谱，可以发现，实施例1的全光纤激光器的基频信噪比比对比例I的全光纤激光器基频的信噪比大4.3dB，说明本发明实施例得到的全光纤激光器较为稳定。
[0121]将实施例3的全固态激光器和对比例2的全固态激光器进行性能的对比，通过测量输出脉冲的射频谱，可以发现，实施例3的全固态激光器的基频信噪比比对比例2的全固态激光器基频的信噪比大7.2dB，说明本发明实施例得到的全固态激光器较为稳定。
[0122]综上，采用本发明实施例提供的基于二维材料的量子点薄膜作为可饱和吸收体得到的激光器稳定性较好，可以更好地满足市场的实际应用。
[0123]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种用于可饱和吸收体的基于二维材料的量子点薄膜，其特征在于，其组成成分包括量子点，所述量子点为石墨烯量子点、拓扑绝缘体量子点、过渡金属硫化物量子点和黑磷量子点中的至少一种，所述量子点的尺寸在I OOnm以下。2.如权利要求1所述的基于二维材料的量子点薄膜，其特征在于，所述量子点的尺寸为2_100nmo3.如权利要求1所述的基于二维材料的量子点薄膜，其特征在于，所述量子点薄膜的组成成分还包括高分子有机化合物，所述高分子有机化合物为聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯中的至少一种。4.一种用于可饱和吸收体的基于二维材料的量子点薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 提供基于二维材料的量子点溶液，所述基于二维材料的量子点溶液中的量子点为石墨烯量子点、拓扑绝缘体量子点、过渡金属硫化物量子点和黑磷量子点中的至少一种，所述量子点的尺寸在10nm以下； 超声分散后，将所述量子点溶液滴至或涂覆至基底上，真空条件下于70-100°C烘干，在所述基底上形成所述基于二维材料的量子点薄膜。5.如权利要求4所述的基于二维材料的量子点薄膜的制备方法，其特征在于，将所述量子点溶液与高分子有机化合物混合，超声分散后，得到混合溶液;所述高分子有机化合物为聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯中的至少一种； 将所述混合溶液滴至或涂覆至基底上，真空条件下于70-100°C烘干，在所述基底上形成所述基于二维材料的量子点薄膜。6.如权利要求5所述的基于二维材料的量子点薄膜的制备方法，其特征在于，所述高分子有机化合物与所述量子点溶液的固液比为1-3mg:10-30mLo7.—种可饱和吸收体，其特征在于，所述可饱和吸收体包括目标基底以及设置在所述目标基底上的基于二维材料的量子点薄膜，所述基于二维材料的量子点薄膜的组成成分包括量子点，所述量子点为石墨烯量子点、拓扑绝缘体量子点、过渡金属硫化物量子点和黑磷量子点中的至少一种，所述量子点的尺寸在I OOnm以下。8.如权利要求7所述的可饱和吸收体，其特征在于，所述目标基底为光纤端面、反射镜或透明玻璃。9.一种超快被动锁模激光器，其特征在于，包括如权利要求7-8任一项所述的可饱和吸收体，所述可饱和吸收体中的量子点的能量带隙与所述超快被动锁模激光器的工作波长一致。10.如权利要求9所述的超快被动锁模激光器，其特征在于，所述超快被动锁模激光器为全光纤激光器或全固态激光器。
【文档编号】H01S3/098GK106099632SQ201610598990
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月27日 公开号201610598990.2, CN 106099632 A, CN 106099632A, CN 201610598990, CN-A-106099632, CN106099632 A, CN106099632A, CN201610598990, CN201610598990.2
【发明人】张晗, 王志腾, 王可
【申请人】深圳大学