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1、10申请公布号CN104158079A43申请公布日20141119CN104158079A21申请号201310468689622申请日20131010H01S3/11200601B82Y30/0020110171申请人中国科学院上海光学精密机械研究所地址201800上海市嘉定区800211邮政信箱72发明人王俊王康鹏张龙王高中张赛锋74专利代理机构上海新天专利代理有限公司31213代理人张泽纯54发明名称基于MOS2、MOSE2二维纳米片的饱和吸收体器件57摘要一种基于MOS2、MOSE2二维纳米片的可饱和吸收体器件，包括封装在透明容器内作为可饱和吸收体的纳米材料和承载该可饱和吸收体的基体。
2、，所述的可饱和吸收体的纳米材料是MOS2、或MOSE2二维纳米片。本发明具有廉价、适合大规模制备、体积小、可组成多种类型的锁模器件的优点，尤其适用于光纤激光器的应用环境。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图2页10申请公布号CN104158079ACN104158079A1/1页21一种基于MOS2、MOSE2二维纳米片的可饱和吸收体器件，包括封装在透明容器内作为可饱和吸收体的纳米材料和承载该可饱和吸收体的基体，其特征在于所述的可饱和吸收体的纳米材料是MOS2、或MOSE2二维纳米片。2按照权利要求1所述的基。
3、于MOS2、MOSE2二维纳米片的可饱和吸收体器件，其特征在于所述基体为有机溶剂或有机聚合物。3按照权利要求2所述的基于MOS2、MOSE2二维纳米片的可饱和吸收体器件，其特征在于所述有机聚合物为聚乙烯醇或聚甲基丙烯酸甲酯。4按照权利要求2所述的基于MOS2、MOSE2二维纳米片的可饱和吸收体器件，其特征在于所述有机溶剂为N环己基吡咯烷酮。权利要求书CN104158079A1/4页3基于MOS2、MOSE2二维纳米片的饱和吸收体器件技术领域0001本发明涉及非线性光学材料和器件，特别是一种基于MOS2、MOSE2二维纳米片的饱和吸收体器件，可用于光纤激光器的锁模、调Q、激光光束整形等。背景技术。
4、0002可饱和吸收体具有光透过率随光强增大而增大的性质，可用于激光器调Q、光束整形等。同时，可饱和吸收体还是用于超短脉冲激光器的被动锁模的核心部件。目前，被动锁模光纤激光器由于其结构简单、维护方便等优点在科研、医疗和制造领域拥有广泛的应用前景，成为当前国内外研究的热点。0003传统上，人们使用半导体可饱和吸收体镜（SESAM）作为锁模的核心部件。SESAM由生长在布拉格反射镜表面的IIIV族半导体单量子阱或多重量子阱构成。当光束照射时，器件的反射率随光强的增加而升高。经过数十年的发展，SESAM具有技术成熟，输出稳定的特点，然而SESAM光损伤阈值低，应用波段窄（约8001600NM），恢复时。
5、间较长（约几纳秒），结构复杂，其制造需要高度洁净的环境和昂贵的设备如分子束外延（MBE）/金属有机化合物化学气相沉积（MOCVD）。同时，对于被动锁模光纤激光器，SESAM作为反射装置只能在特定的线形拓扑腔中应用，这样就大大的限制了光纤激光器的光腔结构。0004近年来，随着纳米技术的发展，人们提出了基于单壁碳纳米管SWNT的可饱和吸收体器件。SWNT在近红外波段有优良的饱和吸收响应，如SCI期刊JOURNALOFLIGHTWAVETECHNOLOGY中，文献LASERMODELOCKINGUSINGASATURABLEABSORBERINCORPORATINGCARBONNANOTUBES（2。
6、004年22卷第1期）报导了利用SWNT制备的反射式和透射式可饱和吸收体器件。文中该器件具有超快的恢复时间（1PS）、偏振不敏感、抗光损伤和化学性质稳定等特点。然而，SWNT本身作为一种各向异性材料，制备时生长方向、直径、长度、手征性等难以选择和控制。而SWNT的光吸收特性与碳管直径、手征性等因素相关，将直接影响器件的性能，给锁模的精确控制带来难题。同时，SWNT容易缠结成束，带来较高的线性损耗。以上缺点限制了基于SWNT的被动锁模光纤激光器的输出功率、重复频率、脉宽和光束质量。0005中国发明专利公开说明书CN102439802以及文献ATOMICLAYERGRAPHENEASASATURA。
7、BLEABSORBERFORULTRAFASTPULSEDLASERS（SCI期刊ADVANCEDMATERIALS,2009年19期30773083页）公开了一种基于石墨烯的可饱和吸收体器件和方法，包括用于光纤激光器的石墨烯元件的制备和形成方法。其基本思路是单原子石墨烯膜包裹在透明聚合物中或者直接转移到光纤尾纤头断面作为可饱和吸收体。该方法已实现了在单模光纤激光器中输出功率2MW的1565NM，756FS激光输出。但石墨烯可饱和吸收体优异的特性基于单原子石墨烯独特的狄拉克能带结构，随着原子层数的增加，载流子迁移率急剧下降、能带结构和光吸收特性等性质变化较大，使得多原子层的石墨烯的应用受到限制。
8、。而单原子层石墨烯的廉价、有效制备目前仍然是待解决的课题。例如，CVD法需要单晶铜衬底和复杂的设备工艺，成本较高；机械剥离法制备的石墨烯质量好，但产量太低；化学剥离法虽能大量制备，但引入的金属离子不易彻底清除，从而影响石墨烯的电子结构和说明书CN104158079A2/4页4性能。综上，基于石墨烯的器件依然不是有效、廉价的解决方案。发明内容0006为了克服上述可饱和吸收体器件的制造与使用方面的缺陷，本发明解决的技术问题提供一种基于MOS2、MOSE2二维纳米片的可饱和吸收体器件，该器件具有结构简单、成本低廉的特点。0007本发明通过以下技术方案实现。0008一种基于MOS2、MOSE2二维纳米。
9、片的可饱和吸收体器件，包括封装在透明容器内作为可饱和吸收体的纳米材料和承载该可饱和吸收体的基体，其特征在于所述的可饱和吸收体的纳米材料是MOS2、或MOSE2二维纳米片。0009所述基体为有机溶剂或有机聚合物。0010所述的有机聚合物为聚乙烯醇（简称为PVA）或聚甲基丙烯酸甲酯（简称为PMMA）。0011所述有机溶剂为N环己基吡咯烷酮（简称为CHP）0012本发明与已有技术相比，具有以下优点00131本发明中所用的MOS2、MOSE2纳米片可以大规模、廉价地用超声液相剥离法制备，相比对比技术中石墨烯复杂的CVD制备过程有效的降低了成本。00142本发明中基于MOS2、MOSE2纳米片的饱和吸收。
10、体器件在多种波长激光和脉宽条件下，均表现出比石墨烯更好的饱和吸收性能，同时计算结果显示，本发明中MOS2、MOSE2制备的饱和吸收体器件具有比石墨烯类似器件更高的品质因数FIGUREOFMERIT，FOM，见图3。附图说明0015图1是本发明基于MOS2、MOSE2二维纳米片的可饱和吸收体器件的归一化透过率光强响应图，本图中实验条件是800NM，脉宽为100FS的激光，实验样品按实施例2中所述方法制备。可以看到MOS2、MOSE2二维纳米片可饱和吸收体器具有明显的光饱和吸收性质，其效果强于基于石墨烯的类似装置。0016图2是本发明基于MOS2、MOSE2二维纳米片的可饱和吸收体器件的归一化透过。
11、率光强响应图，本图中实验条件是532NM，脉宽为100PS的激光。实验样品按实施例1中所述方法制备。可以看到MOS2、MOSE2二维纳米片可饱和吸收体器具有明显的光饱和吸收性质，其效果强于基于石墨烯的类似装置。0017图3是图1、图2中数据的计算结果。结果显示，在两种不同条件下，基于MOS2、MOSE2二维纳米片可饱和吸收体器件均表现出比石墨烯类似装置更好的品质因数FOM。具体实施方式0018下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但这些说明不能被理解为限制了本发明的范围，本发明的保护范围由随附的权利要求书限定，任何在本发明权利要求基础上的改动都是本发明的保护范围。0019本发明基于MOS。
12、2、MOSE2二维纳米片的可饱和吸收体器件，包括封装在透明容器内作为可饱和吸收体的纳米材料和承载该可饱和吸收体的基体，所述的可饱和吸收体的纳米说明书CN104158079A3/4页5材料是MOS2、或MOSE2二维纳米片，所述基体为有机溶剂或有机聚合物。0020实施例10021本实施例说明如何使用N环己基吡咯烷酮（简称为CHP）作为分散剂，制备MOS2或MOSE2二维纳米片有机分散液并作为可饱和吸收体的方法。00221称取一定量MOS2或MOSE2粉末，然后加入到CHP溶剂中，控制浓度为75G/L，然后使用285W的超声棒超声90MIN。此过程中，材料晶体结构层与层之间开始被剥离并分散到CHP。
13、溶剂中。00232将上述分散液静置24H后1500RMP转速离心90MIN，取上层1/2清液得到稳定MOS2或MOSE2二维纳米片的CHP分散液。00243MOS2或MOSE2二维纳米片的CHP分散液装载到具有光学平整度的透明密封容器中，可作为可饱和吸收体器件。实验结果见图2和图3。0025实施例20026本实施例说明如何制备承载在聚合物PMMA中的MOS2或MOSE2二维纳米片可饱和吸收体。00271取MOS2或MOSE2粉末加入到CHP中，浓度为75G/L，然后使用285W的超声棒超声90MIN。此过程中，材料晶体结构层与层之间开始被剥离并分散到CHP溶剂中。00282将上述分散液静置24。
14、H后1500RMP转速离心90MIN，取上层1/2清液得到稳定MOS2或MOSE2二维纳米片的CHP分散液。00293取所制备的二维纳米片CHP分散液20ML，放入真空干燥箱10002MPA干燥2H，以除去部分有机溶剂CHP，获得10ML左右浓度更高的二维纳米片CHP分散液。00304将1GPMMA粉末加入到20MLCHP溶液中，加热搅拌溶解后，与步骤4中所得的二维纳米片CHP分散液混合。00315以1000RMP的转速将5中所得的含PMMA的分散液分多次旋涂在切割好的K9光学玻璃上。00326小心的将旋涂好的K9玻璃片转移到真空干燥箱内预先准备的水平面上，100下05MPA干燥24H，使溶剂。
15、完全挥发。水平面使用光学调整架经过水平仪调整得到。完全干燥得到承载在PMMA中的MOS2二维纳米片可饱和吸收体器。0033实验结果见图1和图3。0034实施例30035本实施例说明如何制备MOS2二维纳米片以及承载在聚合物PVA的MOS2二维纳米片可饱和吸收体。00361量取50ML去离子水，加入05G胆酸钠粉末，得到10MG/ML的胆酸钠溶液。00372称取0375GMOS2粉末混入到上述胆酸钠溶液中，均匀搅拌后后使用285W的超声棒超声120MIN。00383将上述分散液静置24H后1500RPM转速离心90MIN，取上层1/2清液得到稳定MOS2二维纳米片的水分散液。00394将1GPVA粉末加入到20ML水中，在磁力搅拌器中加热到80搅拌2H，使粉末溶解。00405将20MLPVA水溶液和25MLMOS2二维纳米片分散液混合均匀，再倒入内壁光说明书CN104158079A4/4页6滑平整的表面皿中。00416整个表面皿放入干燥箱中预先准备好的水平面上干燥2天，得到平整干燥的PVA薄膜。水平面。水平面使用光学调整架经过水平仪调整得到。00427去掉不规整的部分，得到含有MOS2二维纳米片PVA薄膜，即可作为可饱和吸收体器使用。说明书CN104158079A1/2页7图1图2说明书附图CN104158079A2/2页8图3说明书附图CN104158079A。