二維晶體的用途及其構(gòu)成的飽和吸收體器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及非線性光學(xué)材料和器件，特別是涉及一種Cu2MoS4二維晶體的用途及其構(gòu)成的飽和吸收體器件，可用于光纖激光器的鎖模、調(diào)Q、激光光束整形等。
【背景技術(shù)】
[0002]脈沖激光器在激光制造加工業(yè)、科學(xué)研究等領(lǐng)域中正起著越來越重要的作用。隨著調(diào)Q和鎖模技術(shù)以及激光增益介質(zhì)的不斷發(fā)展，已可從許多不同波長的激光系統(tǒng)中獲得脈沖輸出。產(chǎn)生脈沖主要有主動和被動兩種方式，主動調(diào)制需要在激光腔中外加調(diào)制器(聲光/電光調(diào)制器)實現(xiàn)，既增加了系統(tǒng)成本，也降低了系統(tǒng)便攜性；而被動調(diào)制無需任何外部器件，因而逐漸成為目前的主流選擇和發(fā)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(xiàn)，其中最常用的兩種被動調(diào)制方式是調(diào)Q和鎖模技術(shù)，其關(guān)鍵是在腔內(nèi)加入飽和吸收體，起到幅度自調(diào)制的作用，即當(dāng)輸入光強度越大，飽和吸收體的吸收越小，有利于抑制連續(xù)波實現(xiàn)脈沖輸出。
[0003]目前常見的飽和吸收體包括染料、半導(dǎo)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(fù)時間在納秒量級，只能產(chǎn)生納秒量級的脈沖，并且其穩(wěn)定性也是一較大劣勢；半導(dǎo)體飽和吸收鏡經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，技術(shù)相對成熟，輸出穩(wěn)定，但是其光損傷閾值低、應(yīng)用波段窄、恢復(fù)時間長(約幾納秒)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制備條件要求高，并且只能在特定的線形拓?fù)淝恢袘?yīng)用，大大限制了其進一步發(fā)展。單壁碳納米管在近紅外波段有優(yōu)良的飽和吸收響應(yīng)，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(guān)，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(jié)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)，隨著原子層數(shù)的增加，載流子迀移率急劇下降、能帶結(jié)構(gòu)和光吸收特性等性質(zhì)變化較大，使多原子層石墨烯應(yīng)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(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是提供了一種Cu2MoS4二維晶體的用途及其構(gòu)成的飽和吸收體器件，該器件具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低的特點，并且找到了一種全新的具有優(yōu)異飽和吸收特性的材料體系，為開發(fā)新型飽和吸收體提供了更大的空間。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0006]—、一種Cu2MoS4:維晶體的用途:所述Cu 2MoS4二維晶體用于制備飽和吸收體的用途。
[0007]二、一種基于Cu2MoS4二維晶體的飽和吸收體器件:包括封裝在透明容器內(nèi)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Cu2MoS4:維層狀晶體。
[0008]所述的基體為有機溶劑或有機聚合物。
[0009]所述的有機聚合物為聚乙烯醇或聚甲基丙烯酸甲酯。
[0010]所述的有機溶劑為氯仿，氯仿內(nèi)含0.3-1%乙醇作為穩(wěn)定劑。
[0011]三、一種基于Cu2MoS4二維晶體的飽和吸收體器件的用途:
[0012]所述飽和吸收體器件應(yīng)用于脈沖激光器等領(lǐng)域。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:
[0014](I)本發(fā)明中所用的Cu2MoS4二維晶體可大規(guī)模、廉價地使用溶劑熱法制備，相比與目前常用復(fù)雜的CVD方法制備石墨烯有效降低了成本。
[0015](2)本發(fā)明找到了一種全新的具有優(yōu)異飽和吸收特性的材料體系，為開發(fā)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(yīng)的基于Cu2MoS4:維晶體的飽和吸收體Z掃描曲線。
[0017]圖2為實施例2對應(yīng)的基于Cu2MoS4:維晶體的飽和吸收體Z掃描曲線。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0019]本發(fā)明基于Cu2MoS4二維晶體的飽和吸收體器件，包括封裝在透明容器內(nèi)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Cu2MoS4二維層狀晶體，基體可采用有機溶劑或有機聚合物。
[0020]本發(fā)明的具體實施例如下:
[0021]實施例1
[0022]本實施例說明如何使用氯仿作為分散劑，制備Cu2MoS4二維晶體有機分散液作為飽和吸收體的方法。
[0023](I)取0.171g CuCl2.2H20和3.333g PVP溶于10mL去離子水中，攪拌，相繼滴入1mL濃度為2mol/L的NaOH溶液和1mL濃度為0.6mol/L的抗壞血酸鈉溶液，I小時后得到渾濁的黃色液體，6500rpm離心5min，乙醇和去離子水清洗3次，于60°C真空干燥5小時得到Cu2O粉末。
[0024](2)取30mg Na2MoO4.2H20和60mg硫代乙酰胺溶于20mL乙二醇中，加入20mg⑴中得到的Cu2O粉末，并水浴超聲5min后移入50mL反應(yīng)爸，于195°C保溫12小時。倒去上層液體，去離子水和乙醇清洗3次，最后樣品分散于5mL氯仿(含0.3-1 %乙醇作為穩(wěn)定劑)中。
[0025](3)將⑵得到的Cu2MoS4氯仿溶液裝載于具有光學(xué)平整度的透明密封的比色皿中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(shù)研究其飽和吸收特性，其結(jié)果如圖1，可觀察到明顯的飽和吸收特性。
[0026]實施例2
[0027]本實施例說明如何制備承載在聚合物聚乙烯醇(PVA)中的Cu2MoS4二維晶體的飽和吸收體。
[0028](I)取0.171g CuCl2.2H20和3.333g PVP溶于10mL去離子水中，攪拌，相繼滴入1mL濃度為2mol/L的NaOH溶液和1mL濃度為0.6mol/L的抗壞血酸鈉溶液，I小時后得到渾濁的黃色液體，6500rpm離心5min，乙醇和去離子水清洗3次，于60°C真空干燥5小時得到Cu2O粉末。
[0029](2)取30mg Na2MoO4.2H20和60mg硫代乙酰胺溶于20mL乙二醇中，加入20mg⑴中得到的Cu2O粉末，并水浴超聲5min后移入50mL反應(yīng)爸，于195°C保溫12小時。倒去上層液體，去離子水和乙醇清洗3次，最后樣品分散于5mL氯仿(含0.3-1 %乙醇作為穩(wěn)定劑)中。
[0030](3)將0.3g PVA粉末分散在5mL氯仿(含0.3-1 %乙醇作為穩(wěn)定劑)中，攪拌2h，使粉末溶解。
[0031 ] (4)將5mL PVA氯仿溶液和5mL Cu2MoS4氯仿溶液混合均勻，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。
[0032](5)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(shù)研究其飽和吸收特性，其結(jié)果如圖2，可觀察到明顯的飽和吸收特性。
[0033]實施例3
[0034]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Cu2MoS4二維晶體的飽和吸收體。
[0035](I)取0.171g CuCl2.2H20和3.333g PVP溶于10mL去離子水中，攪拌，相繼滴入1mL濃度為2mol/L的NaOH溶液和1mL濃度為0.6mol/L的抗壞血酸鈉溶液，I小時后得到渾濁的黃色液體，6500rpm離心5min，乙醇和去離子水清洗3次，于60°C真空干燥5小時得到Cu2O粉末。
[0036](2)取30mg Na2MoO4.2H20和60mg硫代乙酰胺溶于20mL乙二醇中，加入20mg⑴中得到的Cu2O粉末，并水浴超聲5min后移入50mL反應(yīng)爸，于195°C保溫12小時。倒去上層液體，去離子水和乙醇清洗3次，最后樣品分散于5mL氯仿(含0.3-1 %乙醇作為穩(wěn)定劑)中。
[0037](3)將0.3g PMMA粉末分散在5ml氯仿(含0.3-1 %乙醇作為穩(wěn)定劑)中，攪拌2h，使粉末溶解，然后與(2)所得Cu2MoS4氯仿溶液混合均勻。
[0038](3)以100rpm的轉(zhuǎn)速將(3)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 0.5MPa干燥24小時，使溶劑完全揮發(fā)，即得到平整干燥的PMMA薄膜。
[0039](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(shù)研究其飽和吸收特性，同樣可觀察到明顯的飽和吸收特性。
[0040]上述具體實施例用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種Cu 2MoS4二維晶體的用途，其特征是:所述Cu 2MoS4二維晶體用于制備飽和吸收體的用途。2.一種基于Cu2MoS4二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(nèi)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Cu2MoS4:維層狀晶體。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于Cu#必4二維晶體的飽和吸收體器件，其特征是:所述的基體為有機溶劑或有機聚合物。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于Cu#必4二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(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于Cu#必4二維晶體的飽和吸收體器件，其特征是:所述的有機溶劑為氯仿，氯仿內(nèi)含0.3-1%乙醇作為穩(wěn)定劑。6.權(quán)利要求2所述的一種基于Cu#必4二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(yīng)用于脈沖激光器等領(lǐng)域。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種Cu2MoS4二維晶體的用途及其構(gòu)成的飽和吸收體器件。包括封裝在透明容器內(nèi)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Cu2MoS4二維層狀晶體。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)了新的具有優(yōu)異飽和吸收特性的材料體系，為開發(fā)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(guī)模制備、體積小、可組成多種類型的鎖模器件的優(yōu)點，可應(yīng)用于脈沖光纖激光器等領(lǐng)域。
【IPC分類】H01S3/11, H01S3/067, H01S3/16
【公開號】CN105098576
【申請?zhí)枴緾N201510535751
【發(fā)明人】郭強兵, 劉小峰, 邱建榮
【申請人】浙江大學(xué)
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年8月27日