CN111193174B - 一种基于碲化铋异质结的可饱和吸收体及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于碲化铋异质结的可饱和吸收体，包括基底以及设置在所述基底上的碲化铋异质结纳米片，所述碲化铋异质结纳米片的化学通式为Bi2Te3‑MxTey，其中M为过渡金属和第四主族金属中的至少一种,x为0.5‑1.5，y为1‑3。该碲化铋异质结纳米片具有可饱和吸收特性，对光能产生较快响应，产生的载流子迁移率大，可以高效、均匀、稳定的吸收激光，且制得的可饱和吸收体稳定性好，可用于长时间被动锁模，在被动锁模激光器中具有广泛的应用前景。本发明还提供了一种基于碲化铋异质结纳米片的可饱和吸收体的制备方法和应用。
Description
技术领域
本发明涉及激光器技术领域，特别涉及一种基于碲化铋异质结的可饱和吸收体及其制备方法和应用。
背景技术
激光作为一种具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性优点的光源，已经用在生活中的许多方面。锁模技术的发展，特别是被动锁模技术的产生，让激光器产生能够应用于如基础科学、工业加工和通信领域的高稳定性、高光束质量和高能量的超短脉冲，具有非常大的应用价值。
对于被动锁模技术，其关键是寻找稳定可靠的可饱和吸收体。目前常用的可饱和吸收体有半导体可饱和吸收镜(SESAM)、石墨烯、拓扑绝缘体、过渡金属硫化物等。市场上的SESAM由于其响应波长短，且价格十分昂贵，其它也存在如光吸收率低、载流子迁移率低等不足。虽然黑磷作为集其他材料的优点于一身的材料，但其本身具有的容易氧化而导致不稳定的性质却限制了其在锁模激光器中需长时间稳定工作的问题。因此，有必要寻找新一类稳定的可饱和吸收体。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于碲化铋异质结的可饱和吸收体，该碲化铋异质结具有可饱和吸收特性，对光能产生较快响应，产生的载流子迁移率大，可以高效、均匀、稳定的吸收激光，且制得的可饱和吸收体稳定性好，可用于长时间被动锁模，在被动锁模激光器中具有广泛的应用前景。
第一方面，本发明提供了一种基于碲化铋异质结的可饱和吸收体，包括基底以及设置在所述基底上的碲化铋异质结纳米片，所述碲化铋异质结纳米片的化学通式为Bi2Te3-MxTey，其中M为过渡金属和第四主族金属中的至少一种,x为0.5-1.5，y为1-3。
可选的，M为过渡金属中的至少一种。
进一步的，所述过渡金属包括铁、铜中的至少一种。
可选的，所述碲化铋异质结纳米片包括碲化铋-碲化铁或碲化铋-碲化铜中的至少一种。
可选的，所述碲化铋异质结纳米片的横向尺寸大于2μm，厚度为50nm-150nm。进一步的，所述碲化铋异质结纳米片的厚度为100nm-150nm。
可选的，所述碲化铋异质结纳米片的层数为1-10层。
可选的，所述基底包括光纤端面、反射镜和透明玻璃中的至少一种。具体的，可以但不限于为所述基底为拉锥光纤、光纤头和/或D型光纤。
可选的，所述碲化铋异质结纳米片通过范德华力结合在所述基底表面。
本发明第一方面提供了一种基于碲化铋异质结的可饱和吸收体，该碲化铋异质结具有可饱和吸收特性，对光能产生较快响应，产生的载流子迁移率大，可以高效、均匀、稳定的吸收激光，且制得的可饱和吸收体稳定性好，可用于长时间被动锁模，在被动锁模激光器中具有广泛的应用前景。
第二方面，本发明提供了一种基于碲化铋异质结的可饱和吸收体的制备方法，包括：
制备碲化铋纳米片，所述碲化铋纳米片的化学式为Bi2Te3；
利用外延生长法将碲化铋纳米片制成碲化铋异质结纳米片；
提供基底，将所述碲化铋异质结纳米片置于所述基底表面，得到基于碲化铋异质结的可饱和吸收体。
可选的，所述碲化铋异质结纳米片包括碲化铋-碲化铁或碲化铋-碲化铜中的至少一种。
优选的，外延生长法制得所述碲化铋异质结纳米片，将所述碲化铋异质结纳米片转移至粘性聚合物膜上；提供所述基底，再将具有所述碲化铋异质结纳米片的所述粘性聚合物膜置于所述基底表面，且所述粘性聚合物膜设于碲化铋异质结纳米片与所述基底之间，得到所述基于碲化铋异质结的可饱和吸收体。
可选的，所述制备碲化铋纳米片的过程包括：
将PVP-K30溶解在EG中形成澄清溶液，然后添加Bi2O3、TeO2和NaOH溶液，将获得的混合液搅拌后密封在高压釜中，将高压釜加热、自然冷却至室温后，获得碲化铋纳米片溶液；
所述PVP-K30与EG按比例为0.5～1g：40～60ml，所述Bi2O3、TeO2和NaOH的质量之比为0.466～0.48:0.48:1。
可选的，利用外延生长法将碲化铋纳米片制成碲化铋异质结纳米片的过程包括：
将碲化铋纳米片溶液引入到高压釜中，然后将PVP-K30溶解在EG中形成澄清溶液并转移至高压釜中，依次添加FeCl3·6H2O、TeO2和NaOH溶液，剧烈搅拌直至完全溶解，然后将稀释的肼快速注入到混合物中，加热、离心和洗涤，制得碲化铋异质结纳米片；
所述PVP-K30与EG按比例为0.5～1g：40～60ml，所述FeCl3·6H2O、TeO2和NaOH的质量之比为0.064～0.076:0.24:1。
可选的，所述碲化铋异质结纳米片的横向尺寸大于2μm，厚度为50nm-150nm。
进一步的，所述碲化铋异质结纳米片的厚度为100nm-150nm。
可选的，所述碲化铋异质结纳米片的层数为1-10层。
可选的，所述金属包括过渡金属和第四主族金属中的至少一种。
进一步的，所述过渡金属包括铁、铜中的至少一种。
可选的，所述碲化铋异质结纳米片包括碲化铋-碲化铁或碲化铋-碲化铜中的至少一种。
可选的，所述基底包括拉锥光纤、光纤端面、反射镜和透明玻璃中的至少一种。具体的，可以但不限于为所述基底为光纤、光纤头和/或D型光纤。
可选的，所述碲化铋异质结纳米片通过范德华力结合在所述基底表面。
本发明第二方面提供一种基于碲化铋异质结的可饱和吸收体的制备方法，该制备方法简单，工艺流程简短，可控性较强，能够进行规模化生产。
第三方面，本发明提供了一种被动锁模激光器，包括如第一方面所述的基于碲化铋异质结的可饱和吸收体。
可选的，所述可饱和吸收体中的所述碲化铋异质结的能量带隙与所述被动锁模激光器的工作波长相同或相近。
进一步的，所述相近为所述碲化铋异质结的能量带隙与所述被动锁模激光器的工作波长的差别在±200nm以内。
可选的，所述被动锁模激光器的工作波长在1.5μm。
可选的，所述被动锁模激光器包括全光纤激光器或全固态激光器。
进一步的，所述全光纤激光器包括沿光传播方向依次设置的泵浦源、波分复用器、增益光纤、偏振无关隔离器、偏振控制器、所述可饱和吸收体和光纤耦合器。
进一步的，所述全固态激光器包括沿光传播方向依次设置的泵浦源、输入镜、聚焦透镜、增益介质、所述可饱和吸收体和输出镜。
本发明第三方面提供的被动锁模激光器能够产生高稳定、高能量的超短脉冲，显著提高非线性光学性能和稳定性。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种基于碲化铋异质结的可饱和吸收体，包括基底以及设置在所述基底上的碲化铋异质结纳米片，所述碲化铋异质结纳米片的化学通式为Bi2Te3-MxTey，其中M为过渡金属和第四主族金属中的至少一种,x为0.5-1.5，y为1-3。该碲化铋异质结具有可饱和吸收特性，对光能产生较快响应，产生的载流子迁移率大，可以高效、均匀、稳定的吸收激光，且制得的可饱和吸收体稳定性好，可用于长时间被动锁模，在被动锁模激光器中具有广泛的应用前景。基于碲化铋异质结的可饱和吸收体的制备方法简单，工艺流程简短，可控性较强，能够进行规模化生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为本发明一实施方式提供的全光纤激光器的结构示意图；
图2为本发明一实施方式提供的全光纤激光器中可饱和吸收体的分解结构示意图；
图3为本发明一实施方式提供的全固态激光器的结构示意图；
图4为本发明一实施制得的全光纤激光器的测试结果图，其中，图4中(a)为光谱图，图4中(b)为脉冲序列图，图4中(c)为单脉冲自相关图，图4中(d)为信噪比测量图；
图5为本发明一实施制得的全光纤激光器进一步测试结果图，其中，图5中(a)为脉冲输入输出功率图，图5中(b)为脉冲稳定性效果图。
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。
本发明提供了一种基于碲化铋异质结的可饱和吸收体，包括基底以及设置在所述基底上的碲化铋异质结纳米片，所述碲化铋异质结纳米片的化学通式为Bi2Te3-MxTey，其中M为过渡金属和第四主族金属中的至少一种,x为0.5-1.5，y为1-3。
本发明提供的碲化铋异质结具备相关的非线性光学性质，对光的响应快，并能够稳定吸收激光，实现长时间的被动锁模。
本发明实施方式中，M、Te的摩尔比为1：(0.5～1.5)：(1～3)。
本发明实施方式中，过渡金属包括铁、铜中的至少一种。
本发明实施方式中，碲化铋异质结纳米片包括碲化铋-碲化铁或碲化铋-碲化铜中的至少一种。
本发明实施方式中，所述碲化铋异质结纳米片可以但不限于为碲化铋-碲化铁纳米片。
本发明实施方式中，a为0.8-1.4，b为1.5-2.5。具体的，a可以但不限于为0.5、0.8、1、1.2或1.5。具体的，b可以但不限于为1、1.5、1.8或3。
本发明实施方式中，碲化铋异质结纳米片的横向尺寸大于2μm，厚度为50nm-150nm。进一步的，碲化铋异质结纳米片的厚度为100nm-150nm。具体的，碲化铋异质结纳米片的横向尺寸可以但不限于为100μm、110μm、120μm、130μm或140μm。具体的，碲化铋异质结纳米片的厚度可以但不限于为2nm、3nm、4nm、5nm、6nm或7nm。
本发明实施方式中，碲化铋异质结纳米片的层数为1-10层。进一步的，碲化铋异质结纳米片的层数为2-10层。具体的，碲化铋异质结纳米片的层数可以但不限于为1层、2层、3层、4层、5层、6层、7层、8层、9层或10层。
本发明实施方式中，基底包括光纤端面、反射镜和透明玻璃中的至少一种。具体的，可以但不限于为基底为拉锥光纤、光纤头和/或D型光纤。在本发明一具体实施例中，光纤头规格为FC/UPC和FC/PC规格，光纤为普通单模光纤(SMF-28e)，单模光纤的直径不做特殊限定。可选的，当基底为拉锥光纤时，碲化铋异质结覆盖在拉锥光纤的拉锥区域。可选的，当基底为光纤头时，碲化铋异质结覆盖在光纤头的表面。进一步的，碲化铋异质结在光纤头表面的覆盖范围直径大于或等于10μm，且位于光纤头表面中央的纤芯位置。可选的，当基底为D型光纤时，碲化铋异质结覆盖在D型光纤的表面。
本发明实施方式中，碲化铋异质结纳米片通过范德华力结合在基底表面。
本发明提供的基于碲化铋异质结的可饱和吸收体，该碲化铋异质结具有可饱和吸收特性，对光能产生较快响应，产生的载流子迁移率大，可以高效、均匀、稳定的吸收激光，且制得的可饱和吸收体稳定性好，可用于长时间被动锁模，在被动锁模激光器中具有广泛的应用前景。
本发明还提供了一种基于碲化铋异质结的可饱和吸收体的制备方法，包括：
先制备碲化铋纳米片，所述碲化铋纳米片的化学通式为Bi2Te3；
利用外延生长法制备碲化铋异质结纳米片，所述碲化铋异质结纳米片的化学通式为Bi2Te3-MxTey，其中M为过渡金属和第四主族金属中的至少一种,x为0.5-1.5，y为1-3。；
提供基底，将所述碲化铋异质结纳米片置于所述基底表面，得到基于碲化铋异质结的可饱和吸收体。
本发明一具体实施方式中，制备碲化铋纳米片的方法，包括：
将0.8g的PVP-K30(聚乙烯吡咯烷酮K30)溶解在50ml的EG(乙二醇)中形成澄清溶液，然后添加0.466g 1mmol的Bi2O3、0.480g 3mmol的TeO2和1g NaOH溶液，将获得的混合液剧烈搅拌60分钟，然后密封在高压釜中。然后将高压釜加热到180℃并保持12小时。自然冷却至室温后，即可获得碲化铋纳米片溶液。
本发明一实施方式中，当制备碲化铋纳米片时，PVP-K30和EG可以但不限于为按比例为0.8g：50ml混合。
本发明一实施方式中，Bi2O3、TeO2和NaOH的摩尔比为1：(2.5-4.5)：(1-1.5)。
本发明一实施方式中，搅拌的时间为50-70分钟。
本发明一实施方式中，高压釜加热的温度为160℃-200℃。可选的，高压釜温度以0.5℃/min-1.5℃/min的速度升温。具体的，高压釜温度可以但不限于为160℃、170℃、180℃或190℃。
在本发明中，可以但不限于使用化学合成法制备碲化铋纳米片。
本发明一实施方式中，制备碲化铋异质结纳米片的方法为外延生长法。将8ml碲化铋纳米片溶液引入到高压釜中，然后将0.8gPVP-K30溶解在50mlEG中形成澄清溶液，然后添加FeCl3·6H2O、TeO2和NaOH溶液。将混合物剧烈搅拌直至完全溶解，约30分钟，将500μL稀释的肼快速注入到混合物中并转移至高压釜中。将得到的混合物在180℃加热24小时。离心收集产物，用蒸馏水和乙醇洗涤几次，最后产物即为碲化铋异质结纳米片。
在本发明一实施方式中，PVP-K30和EG可以但不限于为按比例为0.8g：50ml混合。
本发明一实施方式中，搅拌的时间为25-35分钟。
本发明实施方式中，提供基底，将碲化铋异质结纳米片置于基底表面，得到基于碲化铋异质结的可饱和吸收体，包括：
外延生长法得到碲化铋异质结纳米片，将碲化铋异质结纳米片转移至粘性聚合物膜上；提供基底，再将具有碲化铋异质结纳米片的粘性聚合物膜置于基底表面，且粘性聚合物膜设于碲化铋异质结纳米片与基底表面之间(碲化铋异质结纳米片与基底表面通过粘性聚合物膜粘接在一起)，即可得到基于碲化铋异质结的可饱和吸收体。
本发明实施方式中，粘性聚合物膜为具有粘性的聚合物薄膜。粘性聚合物膜可以但不限于为聚二甲基硅氧烷膜(PDMS)或聚甲基丙烯酸甲酯膜(PMMA)。
本发明实施方式中，将液态PDMS与固化剂混合，得到固态PDMS，形成粘性聚合物膜。可选的，液态PDMS与固化剂的摩尔比为(5-15)：1。具体的，液态PDMS与固化剂的摩尔比可以但不限于为10:1。
本发明一具体的实施方式中，当碲化铋异质结为碲化铋-碲化铁时，碲化铋-碲化铁可饱和吸收体的制备方法，包括：①采用化学合成法制备碲化铋纳米片；②用外延生长法得到碲化铋-碲化铁纳米片；③将碲化铋-碲化铁纳米片转移到PDMS上，再将PDMS转移到基底上，制得可饱和吸收体。
实施例：
一种碲化铋异质结纳米片的制备方法，包括：
首先制备碲化铋纳米片，将PVP-K30(聚乙烯吡咯烷酮K30)溶解在EG(乙二醇)中形成澄清溶液，然后添加Bi2O3、TeO2和NaOH，将获得的混合液剧烈搅拌一段时间，然后密封在高压釜中。将高压釜加热一定温度并保持一段时间内，自然冷却至室温后，即可获得碲化铋纳米片溶液。其中，PVP-K30、EG、Bi2O3、TeO2和NaOH的用量参见表1。
表1碲化铋纳米片制备过程中各试剂用量配比
其中，具体搅拌时间高压釜加热温度及保持时间参见表2。
表2碲化铋纳米片制备过程中高压釜的工艺参数
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| 搅拌时间 | 60min | 55min | 65min | 70min |
| 加热温度 | 180℃ | 185℃ | 175℃ | 170℃ |
| 保持时间 | 12h | 10h | 15h | 18h |
制备碲化铋异质结纳米片的方法为外延生长法。用移液枪将8ml上述实施例1-4制备的碲化铋纳米片溶液引入到高压釜中，将PVP-K30溶解在EG中形成澄清溶液并用移液枪转移至高压釜中，然后依次添加FeCl3·6H2O、TeO2和NaOH溶液。用玻璃棒将混合物剧烈搅拌直至完全溶解，约30分钟，将500μL稀释的肼快速注入到混合物中。其中，PVP-K30、EG、FeCl3·6H2O、TeO2和NaOH的用量配比参见表3。
表3外延生长碲化铋异质结纳米片过程中试剂的用量配比
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | |
| PVP-K30 | 0.8g | 0.7g | 0.6g | 0.9g |
| EG | 50ml | 45ml | 40ml | 55ml |
| FeCl<sub>3</sub>·6H<sub>2</sub>O | 72mg | 68mg | 64mg | 76mg |
| TeO<sub>2</sub> | 0.24g | 0.24g | 0.24g | 0.24g |
| NaOH | 1g | 1g | 1g | 1g |
将得到的混合物在高温下加热保持一段时间，离心收集产物，用蒸馏水和乙醇洗涤几次，最后产物即为碲化铋异质结纳米片。其中，加热的温度和保持时间参见表4。
表4外延生长碲化铋异质结纳米片过程中工艺参数
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | |
| 加热温度 | 180℃ | 175℃ | 185℃ | 190℃ |
| 时间 | 24h | 24h | 24h | 24h |
取适量实施例1-4制备的碲化铋异质结纳米片溶于乙醇溶液中，并将其滴在拉锥光线上，对拉锥光纤进行通光并自然风干，从而使碲化铋异质结纳米片转移到拉锥光纤上，完成可饱和吸收体的制备。或者是，将实施例1-4制备的碲化铋异质结纳米片转移到固态PDMS中，再转移至光纤端面，通过光纤适配器将两个光纤连接头进行连接，完成可饱和吸收体的制备。
本发明提供的基于碲化铋异质结纳米片的可饱和吸收体的制备方法，该制备方法简单，工艺流程简短，可控性较强，能够进行规模化生产。
本发明还提供了一种被动锁模激光器，包括上述实施例1-4任一项制备的可饱和吸收体。
本发明实施方式中，可饱和吸收体中的碲化铋异质结纳米片的能量带隙与被动锁模激光器的工作波长相同或相近。进一步的，相近为碲化铋异质结纳米片的能量带隙与被动锁模激光器的工作波长的差别在±200nm以内。
本发明实施方式中，被动锁模激光器包括全光纤激光器或全固态激光器。
本发明一实施方式中，全光纤激光器包括沿光传播方向依次设置的泵浦源、波分复用器、增益光纤、偏振无关隔离器、上述的可饱和吸收体、偏振控制器和光纤耦合器。
图1为本发明一实施方式提供的全光纤激光器的结构示意图。从图1中可以看出，本发明一实施方式提供的全光纤激光器包括泵浦源101、波分复用器102、增益光纤103、偏振无关隔离器104、可饱和吸收体105、偏振控制器106和光纤耦合器107。其中，泵浦源101、波分复用器102、增益光纤103、偏振无关隔离器104、可饱和吸收体105、偏振控制器106和光纤耦合器107依次用单模光纤连接成环形光纤谐振器腔结构。
本发明实施方式中，泵浦源101输出的泵浦光的中心波长为980nm。
本发明实施方式中，增益光纤103为掺镱光纤、掺铋光纤、掺铒光纤、掺铥光纤或ZBLAN光纤等，具体的说，当选择不同的增益光纤时，波分复用器、光纤耦合器、偏振无关隔离器、偏振控制器、可饱和吸收体的工作波长为相应增益光纤的工作波长。具体的，增益光纤103为掺铒光纤，掺铒光纤作为激光的增益介质，长度为0.5m，群速度色散为61ps2/km。
本发明实施方式中，偏振无关隔离器104为偏振不相关，其作用为保证光在环形腔内的单向传输。
本发明实施方式中，可饱和吸收体105产生可饱和吸收，使全光纤激光器产生超快激光脉冲。
本发明实施方式中，偏振控制器106用于调节光纤的双折射，从而调节腔内光的相位。
本发明实施方式中，光纤耦合器107选用激光输出比为10％的输出比例。
本发明实施方式中，泵浦源、波分复用器、偏振控制器、光纤耦合器、偏振无关隔离器为业界常规选择，本发明不做特殊限定。
图2为本发明一实施方式提供的全光纤激光器中可饱和吸收体的分解结构示意图，包括第一光纤连接头201，光纤适配器202，碲化铋异质结纳米片203和第二光纤连接头204组合而成，其中，碲化铋异质结纳米片203设置在光纤适配器202中，碲化铋异质结纳米片203与光纤适配器202位于两个光纤头201和204之间，形成光纤头-碲化铋异质结纳米片-光纤头的三明治结构，最终形成可饱和吸收体结构。
本发明另一实施方式中，全固态激光器包括泵浦源、输入镜、聚焦透镜、增益介质、上述的可饱和吸收体和输出镜。
图3为本发明一实施方式提供的全固态激光器的结构示意图。从图3中可以看出，本发明一实施方式提供的全固态激光器包括泵浦光源301、输入镜302、聚焦透镜303、增益光纤304、可饱和吸收体305和输出镜306。泵浦光源301输出的泵浦光通过聚焦透镜303进入到增益介质304，增益介质304受到泵浦光的激励，激发信号光。输入镜302对信号光是全反，而对泵浦光全透。输出镜306对信号光是部分透过。输入镜和输出镜组成激光器的谐振腔，可饱和吸收体产生可饱和吸收，使激光器产生超快激光脉冲。
本发明实施方式中，可饱和吸收体305由透明晶体和附着在透明晶体上的碲化铋异质结纳米片组成。本发明实施方式中，增益介质为Yb3+：ScBO3、Nd：YAG陶瓷、Yb：CYA、Cr：ZnSe、Yb：LuYAG、Tm：CaYAlO4、Er：Y2O3陶瓷、Tm：YAG陶瓷等，具体地说，当选择不同的增益介质时，泵浦光源、输入镜、聚焦透镜、可饱和吸收体、输出镜等的工作波长为相应增益介质的工作波长。泵浦光源、输入镜、聚焦透镜和输出镜为业界常规选择，本发明不做特殊限定。
本发明提供的被动锁模脉冲激光器，稳定性较好，可以长时间稳定工作。
效果实施例
将实施例1制得的基于碲化铋异质结纳米片的可饱和吸收体连接至光纤激光器环形腔中，光纤激光器的结构包括顺序设置的泵浦源、波分复用器、增益光纤、偏振无关隔离器、所述可饱和吸收体、偏振控制器和光纤耦合器。泵浦源为工作在980nm波段的半导体激光器，增益光纤为掺铒光纤，光纤耦合器具有30％的输出比。适当增加泵浦功率和调节偏振控制器，可以得到锁模脉冲激光，记录到的脉冲激光性质如附图4所示，其中，图4中(a)为光谱图，图4中(b)为脉冲序列图，图4中(c)为单脉冲自相关图，图4中(d)为信噪比测量图。从图4中可以看出，光谱3dB宽度为7.23nm；脉冲重复频率为23MHz；单脉冲宽度为481fs；基频信噪比大于50dB，表明该激光器具有不错的稳定性。进一步的脉冲性能如图5所示，其中，(a)为脉冲输入输出功率图，(b)为脉冲稳定性效果图。从图5中可以看出，脉冲输出功率能高达6.3mW，并且其能在自然环境中稳定工作超过72小时，说明其具有非常好的稳定性，性能超过了许多其他的二维材料。
综上，本发明提供的基于碲化铋异质结的可饱和吸收体制备简易、稳定性好、具备高非线性光学性能，应用于被动锁模激光器中可以提高被动锁模激光器的稳定性，更好地满足市场的实际应用。
以上所述是本发明的优选实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于碲化铋异质结的可饱和吸收体，其特征在于，包括基底以及设置在所述基底上的碲化铋异质结纳米片，所述碲化铋异质结纳米片的化学通式为Bi2Te3-MxTey，其中M为第四主族金属中的至少一种,x为0.5-1.5，y为1-3；
所述碲化铋异质结纳米片的横向尺寸大于2μm，厚度为50nm-150nm。
2.如权利要求1所述的基于碲化铋异质结的可饱和吸收体，其特征在于，所述碲化铋异质结纳米片的层数为1-10层。
3.如权利要求1所述的基于碲化铋异质结的可饱和吸收体，其特征在于，所述碲化铋异质结纳米片通过范德华力结合在所述基底表面。
4.如权利要求1所述的基于碲化铋异质结的可饱和吸收体，其特征在于，所述基底包括光纤端面、反射镜和透明玻璃中的至少一种。
5.一种基于碲化铋异质结的可饱和吸收体的制备方法，其特征在于，包括：
制备碲化铋纳米片，所述碲化铋纳米片的化学式为Bi2Te3；
利用外延生长法将碲化铋纳米片制成碲化铋异质结纳米片；
提供基底，将所述碲化铋异质结纳米片置于所述基底表面，得到基于碲化铋异质结的可饱和吸收体；
利用外延生长法将碲化铋纳米片制成碲化铋异质结纳米片的过程包括：
将碲化铋纳米片溶液引入到高压釜中，然后将PVP-K30溶解在EG中形成澄清溶液并转移至高压釜中，依次添加FeCl3·6H2O、TeO2和NaOH溶液，剧烈搅拌直至完全溶解，然后将稀释的肼快速注入到混合物中，加热、离心和洗涤，制得碲化铋异质结纳米片；
所述PVP-K30与EG按比例为0.5～1g：40～60ml，所述FeCl3·6H2O、TeO2和NaOH的质量之比为0.064～0.076:0.24:1。
6.如权利要求5所述的基于碲化铋异质结的可饱和吸收体的制备方法，其特征在于，所述制备碲化铋纳米片的过程包括：
将PVP-K30溶解在EG中形成澄清溶液，然后添加Bi2O3、TeO2和NaOH溶液，将获得的混合液搅拌后密封在高压釜中，将高压釜加热、自然冷却至室温后，获得碲化铋纳米片溶液；
所述PVP-K30与EG按比例为0.5～1g：40～60ml，所述Bi2O3、TeO2和NaOH的质量之比为0.466～0.48:0.48:1。
7.一种被动锁模激光器，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的基于碲化铋异质结的可饱和吸收体。
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