一种基于Pb3Sn4FeSb2S14可饱和吸收体的高能量锁模光纤激光器的制作方法

本发明涉及光纤激光器技术领域，具体为一种基于Pb3Sn4FeSb2S14可饱和吸收体的高能量锁模光纤激光器。

背景技术

光纤激光器具有结构简单紧凑，散热快，转换效率高，稳定性好，成本较低，易于小型化等一系列特性，这些特性使得它在大容量高速光通信，生物医药，医疗手术，材料精密加工，微波光子学，激光雷达等研究领域有着极为广泛的应用。其中，脉冲光纤激光器不仅拥有光纤激光器的上述特点，还拥有工作功耗低，脉宽窄，峰值功率高等优异特性，受到人们的广泛关注。

同时，近年来，新型二维材料正逐渐走上光调制器件的舞台中央。石墨烯、过渡金属二硫化物、拓扑绝缘体、黑磷和氮化硼等材料都具有十分优异的可饱和吸收特性，不仅如此，它们制备过程简便，成本廉价，兼容性强，因此常被制作成为可饱和吸收体，在脉冲光纤激光器行业中大展身手，成为当今世界激光领域里的研究热点。

尽管新型二维材料是如今的研究热点，但关于多元素二维光学材料的研究却少之又少，所以我们提出了一种基于Pb3Sn4FeSb2S14可饱和吸收体的高能量锁模光纤激光器。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于Pb3Sn4FeSb2S14可饱和吸收体的高能量锁模光纤激光器，解决了背景技术中提到的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于Pb3Sn4FeSb2S14可饱和吸收体的高能量锁模光纤激光器，包括泵浦光源、波分复用耦合器、掺铒增益光纤、偏振无关隔离器、30:70输出耦合器、单模光纤、偏振控制器、Pb3Sn4FeSb2S14可饱和吸收体；

所述泵浦光源与波分复用耦合器的泵浦端相连，且波分复用耦合器的公共端连接掺铒增益光纤，所述掺铒增益光纤的另一端连接偏振无关隔离器，且偏振无关隔离器的输出端连接30:70输出耦合器，所述30:70输出耦合器有两路激光输出端口，且30％的输出端直接输出腔外，以用于检测，70％的输出端连接到单模光纤，所述单模光纤与偏振控制器的输入端相连，且Pb3Sn4FeSb2S14可饱和吸收体位于偏振控制器的另一端，所述Pb3Sn4FeSb2S14可饱和吸收体的输出端又与波分复用耦合器的输入端相连，以构成环形激光器谐振腔。

优选的，所述谐振腔的增益介质为一段10m长的掺铒光纤。

优选的，所述单模光纤长度为500m。

优选的，所述泵浦光源为中心波长980nm的半导体激光器。

制备Pb3Sn4FeSb2S14多元素可饱和吸收体的方法，优选的，步骤如下：

S1、取1g的Pb3Sn4FeSb2S14块状晶体在氩气环境下球磨4h以制成粉末，通入氩气的作用是避免材料氧化；

S2、将50mg研磨好的Pb3Sn4FeSb2S14粉末浸入到60mL异丙醇溶液当中，溶液置于0.5mm厚硅酸盐玻璃瓶中；

S3、将Pb3Sn4FeSb2S14-IPA混合液在360W功率下超声处理10h，超声期间保持瓶口密闭以隔绝空气，并在冰浴环境下冷却，超声所引起的气泡在破裂以后产生力的作用足以克服原子层与原子层之间的弱范德瓦尔斯力，将Pb3Sn4FeSb2S14纳米片由块体剥落下来并分散在IPA溶液当中；

S4、将超声后的溶液用离心机离心处理30min，转速设置为5000转/分，离心后取出上层清液并滤去大颗粒晶体，最终得到均匀的Pb3Sn4FeSb2S14-IPA分散液；

S5、将质量比为4％的聚乙烯醇溶液与Pb3Sn4FeSb2S14-IPA分散液按照2:1的体积比进行混合，再将混合后的溶液超声处理2h以混合均匀，功率设定为60W，取少量溶液置于一次性培养皿或干净玻璃片，通过匀胶机旋涂成膜，室温下静置干燥，最终形成Pb3Sn4FeSb2S14-PVA复合薄膜，取下约1×1mm²大小薄膜转移至光纤跳线端面，与另外一根干净的光纤跳线通过法兰相连，组成“三明治”型可饱和吸收体。

本发明与现有技术相比具备以下有益效果：本发明提供的被动锁模光纤激光器，能量高，能够在常温下稳定工作，本发明提供的Pb3Sn4FeSb2S14多元素二维材料可饱和吸收体，具有稳定的非线性放大效应，对于激光器结构的稳定性具有显著的增益作用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的激光器锁模光谱图；

图3为本发明的光器锁模脉冲序列图；

图4为本发明的激光器锁模频谱图；

图5为本发明的激光器锁模泵浦功率与输出功率关系图。

图中：1、泵浦光源；2、波分复用耦合器；3、掺铒增益光纤；4、偏振无关隔离器；5、30:70输出耦合器；6、单模光纤；7、偏振控制器；8、Pb3Sn4FeSb2S14可饱和吸收体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种基于Pb3Sn4FeSb2S14可饱和吸收体的高能量锁模光纤激光器，包括泵浦光源1、波分复用耦合器2、掺铒增益光纤3、偏振无关隔离器4、30:70输出耦合器5、单模光纤6、偏振控制器7、Pb3Sn4FeSb2S14可饱和吸收体8；

泵浦光源1与波分复用耦合器2的泵浦端相连，且波分复用耦合器2的公共端连接掺铒增益光纤3，掺铒增益光纤3的另一端连接偏振无关隔离器4，且偏振无关隔离器4的输出端连接30:70输出耦合器5，30:70输出耦合器5有两路激光输出端口，且30％的输出端直接输出腔外，以用于检测，70％的输出端连接到单模光纤6，单模光纤6与偏振控制器7的输入端相连，且Pb3Sn4FeSb2S14可饱和吸收体8位于偏振控制器7的另一端，Pb3Sn4FeSb2S14可饱和吸收体8的输出端又与波分复用耦合器2的输入端相连，以构成环形激光器谐振腔，泵浦光1输出之后经过波分复用耦合器2进入到光纤谐振腔，波分复用耦合器2的公共端连接掺铒增益光纤3，增益介质是一段低掺杂的掺铒光纤，长度约10m，除了掺铒光纤，其余光纤均采用标准单模光纤6，总腔长559.89m。在30:70输出耦合器5的30％的输出端，用光谱分析仪和示波器来测试，示波器用光电探测器来连接。

谐振腔的增益介质为一段10m长的掺铒光纤。

单模光纤6长度为500m。

泵浦光源1为中心波长980nm的半导体激光器。

制备Pb3Sn4FeSb2S14多元素可饱和吸收体的方法，步骤如下：

S1、取1g的Pb3Sn4FeSb2S14块状晶体在氩气环境下球磨4h以制成粉末，通入氩气的作用是避免材料氧化；

S2、将50mg研磨好的Pb3Sn4FeSb2S14粉末浸入到60mL异丙醇溶液当中，溶液置于0.5mm厚硅酸盐玻璃瓶中(薄壁有助于超声更好地作用在样品上)；

S3、将Pb3Sn4FeSb2S14-IPA混合液在360W功率下超声处理10h，超声期间保持瓶口密闭以隔绝空气，并在冰浴环境下冷却，超声所引起的气泡在破裂以后产生力的作用足以克服原子层与原子层之间的弱范德瓦尔斯力，将Pb3Sn4FeSb2S14纳米片由块体剥落下来并分散在IPA溶液当中；

S4、将超声后的溶液用离心机离心处理30min，转速设置为5000转/分，离心后取出上层清液并滤去大颗粒晶体，最终得到均匀的Pb3Sn4FeSb2S14-IPA分散液；

S5、将质量比为4％的聚乙烯醇溶液与Pb3Sn4FeSb2S14-IPA分散液按照2:1的体积比进行混合，再将混合后的溶液超声处理2h以混合均匀，功率设定为60W(超声时间过长和功率过大有可能造成纳米片的破碎)，取少量溶液置于一次性培养皿或干净玻璃片，通过匀胶机旋涂成膜，室温下静置干燥，最终形成Pb3Sn4FeSb2S14-PVA复合薄膜，取下约1×1mm²大小薄膜转移至光纤跳线端面，与另外一根干净的光纤跳线通过法兰相连，组成“三明治”型可饱和吸收体9。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。