本發(fā)明屬于光纖激光器技術(shù)領(lǐng)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(shù)：

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(yī)療和環(huán)境監(jiān)測等關(guān)乎民生的重要領(lǐng)域發(fā)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(zhì)量，因此超快的光纖激光器已經(jīng)成為了超快光源的發(fā)展趨勢。在超快領(lǐng)域，鎖模技術(shù)已經(jīng)成為了產(chǎn)生超短脈沖的最主要手段。其中，主動鎖模能夠?qū)崿F(xiàn)脈沖重復(fù)頻率的可調(diào)諧，但是需要在諧振腔內(nèi)插入一個調(diào)制器進行同步控制，而調(diào)制器往往價格昂貴。被動鎖模無需外部調(diào)制，而且能夠輸出比主動鎖模更窄的脈寬。在被動鎖模領(lǐng)域，基于飽和吸收體的被動鎖模光纖激光器，具有結(jié)構(gòu)緊湊、成本低廉、易于自啟動的優(yōu)點，已經(jīng)成為了該領(lǐng)域的研究熱點。

飽和吸收體的種類繁多，主要有半導(dǎo)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(jīng)應(yīng)用于商用超短脈沖光纖激光器，缺點是制作工藝復(fù)雜且成本高，通常利用分子束外延技術(shù)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(diào)制深度較低，而且制備出的材料不能直接應(yīng)用于光纖激光器，需要利用光沉積等方法進行材料的轉(zhuǎn)移，該過程步驟較為繁瑣，費時費力。半導(dǎo)體納米晶體量子點是一種準(zhǔn)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(yīng)，從而導(dǎo)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(xué)效應(yīng)和更快的時間響應(yīng)。量子點的另一個優(yōu)勢是能夠通過改變其尺寸，實現(xiàn)調(diào)制深度等飽和吸收特性的可調(diào)諧，從而控制激光器輸出的脈沖特性。因而，在超快激光領(lǐng)域，量子點無疑將成為一種有前途的飽和吸收體材料。

現(xiàn)有的量子點飽和吸收體大多采用塊狀結(jié)構(gòu)，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(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)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(fā)明包括泵浦源、波分復(fù)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(dǎo)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(fù)用器的泵浦端相連；所述波分復(fù)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(fù)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(gòu)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(qū)體加入到玻璃配料當(dāng)中；混有前驅(qū)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(qū)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(xù)時間為30～180分鐘。將坩堝拿出箱式高溫爐后，利用一根較細(xì)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(xiàn)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?guī)挒?nm的啁啾光纖布拉格光柵和光纖環(huán)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(huán)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(huán)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(qū)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(zhì)量份數(shù)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(fā)明具有的有益效果是：

1、本發(fā)明應(yīng)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(xué)效應(yīng)和更快的時間響應(yīng)。

2、本發(fā)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(fā)明所用的硒化鉛量子點光纖的量子限域效應(yīng)明顯，飽和吸收性能好，制備成本較低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的器件連接示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)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(fù)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(dǎo)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(gòu)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(fù)用器2的泵浦端相連；波分復(fù)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(fù)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(qū)體加入到玻璃配料當(dāng)中；混有前驅(qū)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(zhì)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(xù)時間為120分鐘。將坩堝拿出箱式高溫爐后，利用一根較細(xì)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(xiàn)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(diào)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(shù)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?guī)挒?nm的啁啾光纖布拉格光柵和光纖環(huán)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?qū)崿F(xiàn)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(huán)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?qū)崿F(xiàn)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(huán)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?qū)崿F(xiàn)中心波長位于1940nm附近的飛秒激光輸出。