二維晶體的用途及其構成的飽和吸收體器件的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及非線性光學材料和器件，特別是涉及一種SrCuSi4O1。二維晶體的用途及其構成的飽和吸收體器件，可用于光纖激光器的鎖模、調Q、激光光束整形等。
【背景技術】
[0002]脈沖激光器在激光制造加工業、科學研究等領域中正起著越來越重要的作用。隨著調Q和鎖模技術以及激光增益介質的不斷發展，已可從許多不同波長的激光系統中獲得脈沖輸出。產生脈沖主要有主動和被動兩種方式，主動調制需要在激光腔中外加調制器(聲光/電光調制器)實現，既增加了系統成本，也降低了系統便攜性；而被動調制無需任何外部器件，因而逐漸成為目前的主流選擇和發展方向。目前大部分商用化脈沖激光器都是采用被動方式實現，其中最常用的兩種被動調制方式是調Q和鎖模技術，其關鍵是在腔內加入飽和吸收體，起到幅度自調制的作用，即當輸入光強度越大，飽和吸收體的吸收越小，有利于抑制連續波實現脈沖輸出。
[0003]目前常見的飽和吸收體包括染料、半導體飽和吸收鏡以及最近新興的碳納米管和石墨烯等。染料飽和吸收體由于自身恢復時間在納秒量級，只能產生納秒量級的脈沖，并且其穩定性也是一較大劣勢；半導體飽和吸收鏡經過數十年的發展，技術相對成熟，輸出穩定，但是其光損傷閾值低、應用波段窄、恢復時間長(約幾納秒)，結構復雜，制備條件要求高，并且只能在特定的線形拓撲腔中應用，大大限制了其進一步發展。單壁碳納米管在近紅外波段有優良的飽和吸收響應，但其本身是一種各向異性的材料，制備時生長方向、直徑、長度、手征性等難以選擇和控制，而單壁碳納米管的光吸收特性與碳管直徑、手征性等因素相關，因此將給鎖模的精確控制帶來難題；并且單壁碳納米管容易纏結成束，帶來較高的線性損耗。石墨烯等二維材料近年來作為飽和吸收體受到研究者的追捧，其基本思路是單原子厚的石墨烯膜分散在透明聚合物中或者直接轉移到光纖頭斷面作為飽和吸收體。但是石墨烯飽和吸收體的特性依賴于單原子厚石墨烯獨特的狄拉克能帶結構，隨著原子層數的增加，載流子迀移率急劇下降、能帶結構和光吸收特性等性質變化較大，使多原子層石墨烯應用受到限制。目前，單原子層石墨烯的廉價、高效制備目前仍然是亟待解決的難題。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供了一種SrCuSi4O1。二維晶體的用途及其構成的飽和吸收體器件，該器件具有結構簡單、成本低的特點，并且找到了一種全新的具有優異飽和吸收特性的材料體系，為開發新型飽和吸收體提供了更大的空間。
[0005]本發明的技術方案是:
[0006]一、一種SrCuSi4O1。二維晶體的用途=SrCuSi Λ。二維晶體用于制備飽和吸收體的用途。
[0007]二、一種基于SrCuSi4O1。二維晶體的飽和吸收體器件:
[0008]包括封裝在透明容器內作為飽和吸收體的二維晶體和承載該飽和吸收體的基體，所述作為飽和吸收體的二維晶體是SrCuSi4O1。二維層狀晶體。
[0009]所述的基體為有機聚合物。
[0010]所述的有機聚合物為聚乙烯醇或聚甲基丙烯酸甲酯。
[0011]所述的SrCuSi4O1。二維層狀晶體其分子主要是由Sr、Cu、S1、0原子以1: 1:4:10的摩爾配比組成。
[0012]三、一種基于SrCuSi4O1。二維晶體的飽和吸收體器件的用途:所述飽和吸收體器件應用于脈沖激光器等領域。
[0013]本發明的有益效果是:
[0014](I)本發明中所用的SrCuSi4O1。二維晶體可大規模、廉價地使用酸溶液剝離的方法制備，相比與目前常用復雜的CVD方法制備石墨烯有效降低了成本。
[0015](2)本發明找到了一種全新的具有優異飽和吸收特性的材料體系，為開發新型飽和吸收體提供了更大的空間。
【附圖說明】
[0016]圖1為實施例1對應的基于SrCuSi4O1。二維晶體的飽和吸收體Z掃描曲線。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0018]本發明基于SrCuSi4O1。二維晶體的飽和吸收體器件，包括封裝在透明容器內作為飽和吸收體的二維晶體和承載該飽和吸收體的基體，飽和吸收體的二維晶體是SrCuSi4Ow二維層狀晶體，基體可采用有機聚合物。
[0019]優選地，本發明以下實施例的SrCuSi4O1。二維晶體均使用酸溶液剝離SrCuSi 4010三維晶體而制備得到，具體采用以下方式制備:
[0020]I)將SrCuSi4O1。晶體加入酸溶液中，水浴中超聲處理，然后靜置5?24小時；
[0021]2)取上層2/3清液，進行離心處理，再去離子水清洗2?3次，得到二維層狀SrCuSi4O1。晶體。
[0022]上述酸溶液可采用鹽酸、硝酸或硫酸溶液，采用鹽酸的濃度為I?12摩爾/升，采用硝酸的濃度為3?14.4摩爾/升，采用硫酸的濃度為3?18摩爾/升。
[0023]本發明的具體實施例如下:
[0024]實施例1
[0025]本實施例說明如何制備承載在聚合物聚乙烯醇(PVA)中的SrCuSi4O1。二維晶體的飽和吸收體。
[0026](I)將0.15g的SrCuSi4O1。晶體加入3mol/L的20ml鹽酸溶液中，超聲處理，靜置12小時，取上層清液2/3離心，去離子水清洗3次，得到二維層狀SrCuSi4O1。單晶。最后分散在3ml去離子水中。
[0027](2)將0.2g PVA粉末分散在4ml去離子水中，80°C攪拌2h，使粉末溶解。
[0028](3)將4ml PVA水溶液和3ml SrCuSi4O1。水溶液混合均勻，倒入表面光滑平整的表面皿中，并水平放于干燥箱中干燥兩天得到平整干燥的PVA薄膜。
[0029](4)選取其中厚度均勻的部分作為飽和吸收體器件使用。利用飛秒激光(130fs，800nm，I KHz)、通過開孔Z掃描技術研究其飽和吸收特性，其結果如圖1，可觀察到明顯的飽和吸收特性。
[0030]實施例2
[0031]本實施例說明如何制備承載在聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的SrCuSi4010二維晶體的飽和吸收體。
[0032](I)將0.15g的SrCuSi4O1。晶體加入3mol/L的20ml鹽酸溶液中，超聲處理，靜置12小時，取上層清液2/3離心，去離子水清洗3次，得到二維層狀SrCuSi4O1。單晶。最后分散在3ml N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)中。
[0033](2)將0.2g PMMA粉末分散在4ml NVP中，攪拌2h，使粉末溶解，然后與(I)所得SrCuSi4O1。的NVP溶液混合。
[0034](3)以100rpm的轉速將(2)所得溶液多次旋涂在厚度為0.2mm左右的玻璃片上，并將其水平置于干燥箱中于90°C下0.5MPa壓力干燥24小時，使溶劑完全揮發，即得到平整干燥的PMMA薄膜。
[0035](4)選取其中厚度均勻的部分作為飽和吸收體器件使用。利用飛秒激光(130fs，800nm，IKHz)、通過開孔Z掃描技術研究其飽和吸收特性，同樣可觀察到明顯的飽和吸收特性
[0036]上述具體實施例用來解釋說明本發明，而不是對本發明進行限制，在本發明的精神和權利要求的保護范圍內，對本發明作出的任何修改和改變，都落入本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種SrCuSi Λ。二維晶體的用途，其特征是:所述SrCuSi Λ。二維晶體用于制備飽和吸收體的用途。2.一種基于SrCuSi W1。二維晶體的飽和吸收體器件，其特征是:包括封裝在透明容器內作為飽和吸收體的二維晶體和承載該飽和吸收體的基體，所述作為飽和吸收體的二維晶體是SrCuSi4O1。二維層狀晶體。3.根據權利要求2所述的一種基于SrCuSiW1。二維晶體的飽和吸收體器件，其特征是:所述的基體為有機聚合物。4.根據權利要求3所述的一種基于SrCuSiW1。二維晶體的飽和吸收體器件，其特征是:所述的有機聚合物為聚乙烯醇或聚甲基丙烯酸甲酯。5.根據權利要求2所述的一種基于SrCuSiW1。二維晶體的飽和吸收體器件，其特征是:所述的SrCuSi4O1。二維層狀晶體其分子主要是由Sr、Cu、S1、0原子以1:1:4:10的摩爾配比組成。6.權利要求2所述的一種基于SrCuSiW1。二維晶體的飽和吸收體器件的用途，其特征是:所述飽和吸收體器件應用于脈沖激光器等領域。
【專利摘要】本發明公開了一種SrCuSi4O10二維晶體的用途及其構成的飽和吸收體器件。包括封裝在透明容器內作為飽和吸收體的二維晶體和承載該飽和吸收體的基體，飽和吸收體是SrCuSi4O10二維層狀晶體，主要是由Sr、Cu、Si、O原子以1:1:4:10的摩爾配比組成，使用酸溶液剝離SrCuSi4O10三維晶體而制備得到。本發明發現了新的具有優異飽和吸收特性的材料體系，為開發新型飽和吸收體提供了更大的空間，其器件具有廉價、適合大規模制備、體積小、可組成多種類型的鎖模器件的優點，可應用于脈沖光纖激光器等領域。
【IPC分類】H01S3/16, H01S3/11, H01S3/067
【公開號】CN105098585
【申請號】CN201510535457
【發明人】郭強兵, 劉小峰, 邱建榮
【申請人】浙江大學
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年8月27日