本發明屬于光纖激光器技術領域，具體涉及一種硒化鉛量子點作為飽和吸收體的鎖模光纖激光器。
背景技術：
皮秒或飛秒脈沖輸出的超快激光器具有峰值功率高且與材料作用時間短的特點，因此在先進制造、生物醫療和環境監測等關乎民生的重要領域發揮著越來越重要的作用。另外，光纖激光器具有完美的光束質量，因此超快的光纖激光器已經成為了超快光源的發展趨勢。在超快領域，鎖模技術已經成為了產生超短脈沖的最主要手段。其中，主動鎖模能夠實現脈沖重復頻率的可調諧，但是需要在諧振腔內插入一個調制器進行同步控制，而調制器往往價格昂貴。被動鎖模無需外部調制，而且能夠輸出比主動鎖模更窄的脈寬。在被動鎖模領域，基于飽和吸收體的被動鎖模光纖激光器，具有結構緊湊、成本低廉、易于自啟動的優點，已經成為了該領域的研究熱點。
飽和吸收體的種類繁多，主要有半導體飽和吸收鏡(sesam)、石墨烯(graghene)和單壁碳納米管(swcnt)等。sesam是較為成熟的飽和吸收體材料，已經應用于商用超短脈沖光纖激光器，缺點是制作工藝復雜且成本高，通常利用分子束外延技術進行制備，而且與光纖激光器的兼容性較差。石墨烯和swcnt具有寬帶可飽和吸收特性且制備成本低，缺點是非飽和損耗大，調制深度較低，而且制備出的材料不能直接應用于光纖激光器，需要利用光沉積等方法進行材料的轉移，該過程步驟較為繁瑣，費時費力。半導體納米晶體量子點是一種準零維的納米材料。由于量子點的尺寸小于激子玻爾半徑，使得它們具有很強的量子限域效應，從而導致了激子束縛能和振子強度的增加，振子強度的增加意味著比同組分塊狀材料更強的三階非線性光學效應和更快的時間響應。量子點的另一個優勢是能夠通過改變其尺寸，實現調制深度等飽和吸收特性的可調諧，從而控制激光器輸出的脈沖特性。因而，在超快激光領域，量子點無疑將成為一種有前途的飽和吸收體材料。
現有的量子點飽和吸收體大多采用塊狀結構，往往需要透鏡聚焦，影響耦合效率，使得其與光纖激光器兼容困難。
技術實現要素：
本發明的目的是針對現有飽和吸收體鎖模光纖激光器存在的缺陷或不足，提供一種摻雜硒化鉛量子點的玻璃光纖作為飽和吸收體的光纖激光器。
本發明包括泵浦源、波分復用器、增益光纖、輸出耦合器、濾波器、光纖飽和吸收體以及連接光纖。所述的光纖飽和吸收體為摻雜硒化鉛量子點的玻璃光纖。所述的泵浦源采用帶多模尾纖的半導體激光器。所述的增益光纖采用摻鐿光纖或摻鉺光纖或摻銩光纖。所述輸出耦合器的輸出比為10％～90％。所述的連接光纖采用單模光纖，長度為10～50m。
所述泵浦源的輸出光纖與波分復用器的泵浦端相連；所述波分復用器的輸出端與增益光纖的一端相連；增益光纖的另一端與輸出耦合器的一端相連，輸出耦合器的另一端與濾波器的輸入端相連；濾波器的輸出端與光纖飽和吸收體的一端相連。光纖飽和吸收體的另一端與連接光纖的一端相連。連接光纖的另一端與波分復用器的信號端相連。
所述的輸出耦合器由兩根單模光纖通過熔融拉錐構成。
所述光纖飽和吸收體的具體制備步驟如下：將氧化鉛和硒粉的混合物作為硒化鉛量子點的前驅體加入到玻璃配料當中；混有前驅體的玻璃配料包括二氧化硅、三氧化二硼、氧化鋁、氧化鋅、氟化鋁、氧化鈉、氧化鉛、硒粉和碳粉。將已加入前驅體的玻璃配料研磨均勻并倒入坩堝。將坩堝放入箱式高溫爐中加熱得到塊狀玻璃，加熱溫度為1300～1600℃，加熱持續時間為30～180分鐘。將坩堝拿出箱式高溫爐后，利用一根較細的鐵絲對得到的塊狀玻璃進行光纖拉制。將拉制得到的光纖放入管式高溫爐進行熱處理，實現硒化鉛量子點的析出、生長、核化以及晶化。
所述的濾波器由中心波長為1064nm且帶寬為5nm的啁啾光纖布拉格光柵和光纖環形器組成；光纖飽和吸收體的第一激子吸收峰為1064nm；連接光纖的芯徑為6μm，外徑為125μm。
所述的濾波器由中心波長為1550nm、帶寬為5nm的啁啾光纖布拉格光柵和光纖環形器組成；光纖飽和吸收體的第一激子吸收峰為1550nm；連接光纖采用型號為smf-28的普通單模通信光纖。
所述的濾波器由中心波長為1940nm、帶寬為5nm的啁啾光纖布拉格光柵和光纖環形器組成；光纖飽和吸收體的第一激子吸收峰為1940nm；連接光纖的芯徑為10μm，外徑為125μm。
所述混有前驅體的玻璃配料中二氧化硅、三氧化二硼、氧化鋁、氧化鋅、氟化鋁、氧化鈉、氧化鉛、硒粉和碳粉的質量份數分別為58.7份、4.5份、4.0份、8.9份、2.2份、15.7份、3.0份、3.0份、1.0份。
本發明具有的有益效果是：
1、本發明應用的硒化鉛量子點具有比硒化鉛塊狀材料更強的三階非線性光學效應和更快的時間響應。
2、本發明具有更高的抗光損傷閾值，能夠與鎖模光纖激光器兼容。
3、本發明所用的硒化鉛量子點光纖的量子限域效應明顯，飽和吸收性能好，制備成本較低。
附圖說明
圖1是本發明的器件連接示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明作進一步說明。
如圖1所示，硒化鉛量子點作為飽和吸收體的鎖模光纖激光器，包括泵浦源1、波分復用器2、增益光纖3、輸出耦合器4、濾波器5、光纖飽和吸收體6以及連接光纖7。光纖飽和吸收體6為摻雜硒化鉛量子點的玻璃光纖。泵浦源1采用帶多模尾纖的半導體激光器。增益光纖3采用摻鐿光纖或摻鉺光纖或摻銩光纖。輸出耦合器由兩根單模光纖通過熔融拉錐構成，輸出比為10％；連接光纖7采用單模光纖，長度為20m。
如圖1所示，泵浦源1的輸出光纖與波分復用器2的泵浦端相連；波分復用器2的輸出端與增益光纖3的一端相連；增益光纖3的另一端與輸出耦合器4的一端相連，輸出耦合器4的另一端與濾波器5的輸入端相連；濾波器5的輸出端與光纖飽和吸收體6的一端相連。光纖飽和吸收體6的另一端與連接光纖7的一端相連。連接光纖7的另一端與波分復用器2的信號端相連。
光纖飽和吸收體6的具體制備步驟如下：將氧化鉛和硒粉的混合物作為硒化鉛量子點的前驅體加入到玻璃配料當中；混有前驅體的玻璃配料為二氧化硅、三氧化二硼、氧化鋁、氧化鋅、氟化鋁、氧化鈉、氧化鉛、硒粉和碳粉按照58.7:4.5:4.0:8.9:2.2:15.7:3.0:3.0:1.0的質量比混合。將玻璃配料研磨均勻并倒入坩堝。將坩堝放入箱式高溫爐中加熱得到塊狀玻璃，加熱溫度為1500℃，加熱持續時間為120分鐘。將坩堝拿出箱式高溫爐后，利用一根較細的鐵絲對得到的塊狀玻璃進行光纖拉制。將拉制得到的光纖放入管式高溫爐進行熱處理，實現硒化鉛量子點的析出、生長、核化以及晶化。通過控制量子點尺寸，能夠調整光纖飽和吸收體6的第一激子吸收峰位置。
濾波器5、光纖飽和吸收體6和連接光纖7的具體參數值采用如下三種分配方式：
實施例1：濾波器5由中心波長為1064nm且帶寬為5nm的啁啾光纖布拉格光柵和光纖環形器組成；光纖飽和吸收體6的第一激子吸收峰為1064nm；連接光纖7的芯徑為6μm，外徑為125μm。能夠實現中心波長位于1064nm附近的皮秒激光輸出。
實施例2：濾波器5由中心波長為1550nm、帶寬為5nm的啁啾光纖布拉格光柵和光纖環形器組成；光纖飽和吸收體6的第一激子吸收峰為1550nm；連接光纖7采用型號為smf-28的普通單模通信光纖。能夠實現中心波長位于1550nm附近的飛秒激光輸出。
實施例3：濾波器5由中心波長為1940nm、帶寬為5nm的啁啾光纖布拉格光柵和光纖環形器組成；光纖飽和吸收體6的第一激子吸收峰為1940nm；連接光纖7的芯徑為10μm，外徑為125μm。能夠實現中心波長位于1940nm附近的飛秒激光輸出。