具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

经发明人研究发现，现有脉冲激光器对其所产生的脉冲进行调制时，采用的是在激光腔内引入饱和吸收体，利用饱和吸收体来实现脉冲的调制。但是，现有的饱和吸收体制作工艺较为复杂，同时所制备得到的饱和吸收体的结构具有较大的插入损耗，响应波段较窄，还容易受到环境因素的影响。

为了解决上述技术问题，本发明申请提供了一种碳纳米饱和吸收体，该碳纳米饱和吸收体包括：纳米分子筛和碳纳米管，所述碳纳米管位于(固定在)所述纳米分子筛的晶体孔道内。所述晶体孔道可以为碳纳米材料饱和吸收体提供环境保护作用，可有效隔绝空气和水汽对饱和吸收体的影响，从而提升了饱和吸收体的稳定性。解决了现有饱和吸收体易受环境因素影响的问题。

如图1所示，图1是本发明实施例提供的一种碳纳米管饱和吸收体的结构示意图。所述碳纳米管饱和吸收体包括：纳米分子筛10以及固定在所述纳米分子筛晶体孔道内的碳纳米管20。其中，所述纳米分子筛10为AEL沸石晶体，所述AEL沸石晶体包括孔道11，所述孔道11高度定向，及沿着AEL沸石晶体c轴方向尺寸约为100μm×100μm。所述孔道11为一维孔道。利用AEL沸石晶体的一维孔道可以合成单一手型碳纳米管。

在本实施例中，所述碳纳米管为单壁碳纳米管，所述单壁碳纳米管的管径小于1nm，所述单壁碳纳米管性质较为单一，性能容易控制，选择管径在1nm以下的碳纳米管，可以使所形成的碳纳米管饱和吸收体的光损伤阈值提高。

在本实施例中，所述碳纳米管饱和吸收体可以采用以分子筛为模版，以有机胺类或其他碳源经热解后宿主在分子筛模版的晶体孔道内，分解产物是富碳物质通过分子筛模板法在其一维孔道的限域空间内制备出高定向碳纳米管阵列可饱和吸收体，这种可饱和吸收体分散性好，光损伤阈值高，调制深度可调，脉冲激光运行状态可调(调Q及锁模状态可随意切换)。

在本实施例中，所述碳纳米管饱和吸收体的制备，可以采用如下方法制备得到。

示例性地，以异丙醇铝(98wt％,15ldrich)，正磷酸(85wt％,15ldrich)，DP15，氢氟酸和去离子水为原料，合成AEL沸石大单晶体，利用水热法采用的溶胶组份摩尔比为:xZnO:Al₂O₃:P₂O₅:y DPA:600H₂O:0.9HF,其中x与y可随实验体系不同而调节，所形成的制备晶体的初始溶胶装入到具有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，再把密封的高压釜放入预设温度为150℃-190℃之间(如180℃)条件下晶化不小于20h获得AEL沸石晶体。随后将AEL沸石单晶置于500-800℃(如600℃)高真空条件下热解，热解后发现晶体由原来的透明无色状态变成了深黑色，并且对光具有偏振吸收特性。AEL沸石晶体其一维孔道结构的特点是用来合成单一手型碳纳米管的理想模板。成功利用AEL沸石晶体为模板合成了(2,2)手型单壁碳纳米管。采用偏振拉曼光谱对合成的(2,2)手型单壁碳纳米管进行验证，偏振拉曼光谱证明了这种宿主在AEL沸石孔道内的模板是高度定向的。这种定向碳纳米管对光具有良好的偏振吸收特性，为偏振相关的饱和吸收体的开发奠定了良好基础。

在本实施例中，宿主了碳定向碳纳米管阵列的分子筛晶体是理想的可饱和吸收体，将其参与制备激光装置，所述碳纳米管饱和吸收体参与激光的调制，可以通过将碳纳米管饱和吸收体材料涂覆在反射镜、透明玻璃或光纤端口来实现。参与制备的激光装置具有以下优势：

(1)脉冲光纤激光装置的稳定性得到显著提高。所制备的碳纳米由于分子筛孔道规则分布使其具有很好的分散性，可克服纳米材料可饱和吸收体易于团聚的缺点；(2)简化了激光装置的搭建，便于实现可饱和吸收体器件的集成化。只需将宿主了碳纳米材料(碳纳米管)的一个分子筛晶体置于光纤跳线端便可集成到光纤腔内；(3)分子筛晶体可为碳纳米材料饱和吸收体提供环境保护作用，可有效隔绝空气和水汽对可饱和吸收体的影响；(4)分子筛的纳米孔道的外包覆及均匀分布可提高碳纳米管可饱和吸收体的光损伤阈值；(5)碳纳米管可饱和吸收体制备成本大大降低，且一旦分子筛骨架进行金属元素掺杂后可大幅度降低碳材料合成温度；(6)碳纳米管可饱和吸收体的非线性参数(如调制深度)可调范围大，通过偏振态的变化即可实现其调制深度的大幅度变化，从而实现脉冲激光运行状态在调Q及锁模之间的任意切换，拓宽相应光纤激光器的应用领域。需要说明的是，所述的宿主了是指在纳米分子筛的晶体孔道内固定有碳纳米管。

如图3所示，基于相同的发明构思，本发明实施例还提供一种激光装置，所述激光装置为一种掺铒(包含不限于图中例举掺杂光纤)全光纤激光器。该全光纤激光器包括实施例1中的基于[email protected]可饱和吸收体。该全光纤激光器包括七个部分，分别是：泵浦激光器1、波分复用器2、掺杂光纤3、偏振无关隔离器4、偏振控制器5、分子筛@碳纳米管可饱和吸收体6、输出耦合器7。其中，波分复用器2、掺铒光纤3、偏振无关隔离器4、偏振器5、基于分子筛@碳纳米管可饱和吸收体6和输出耦合器7依次首尾光导通，泵浦激光器1与波分复用器2光导通用以充当泵浦源，输出耦合器7用于输出激光。

需要说明的是，在本实施例中，所述激光装置为一个环形腔结构，采用于980nm/1550nm的激光二极管(laser diode,LD)作为泵浦源，通过980/1550的波分复用器(wavelength division multiplexer,WDM)将泵浦光耦合进激光谐振腔内。可以采用单模掺饵光纤(EDF)、掺镱(YDF)或掺铥(TDF)作为增益介质。随后连接的是一个光隔离器(ISO)，确保谐振腔内的光是单一方向传播的。通过偏振控制器(polarization controller,PC)来调节光纤腔内的偏振态。采用光耦合器(optical coupler,OC)耦合出10％(不限于其他输出功率)用于激光测量表征。

接着，我们对0.4nm高定向碳纳米管在1.5μm波段的偏振相关饱和吸收进行测量。图3是进行偏振相关饱和吸收特性测试的结构示意图，采用的飞秒光源12，通过偏振控制器13来调节光的偏振态，采用耦合器14将脉冲能量分成50％和50％分别由光功率计15和光功率计16测量，一路则是通过[email protected](碳纳米管饱和吸收体)17，另一路则没有置入，最后通过功率计来测量各自的功率。所采用的脉冲激光参数：运行的中心波长为1560nm，脉冲宽度为200fs，重复频率为22MHz。采用一定功率的泵浦光，我们调节偏振控制器使得功率计15和功率计16有最大的差值。在这种情况下，通过定向碳纳米管的激光的偏振方向与碳纳米管的方向是平行的(E∥C)，因为在这种状态下，碳纳米管对光的吸收是最大的。随后在偏振控制器固定不动的情况下，通过改变泵浦光的功率测得一系列功率计15和功率计16上的数值就可得出在此种状态下(E∥C)，碳纳米管的饱和吸收特性，通过非线性拟合数据后，我们可以看出这种状态下(E∥C)碳纳米管的调制深度为9.5％。利用同样的方法我们可以测出激光偏振方向与碳纳米管方向垂直时(E⊥C)，碳纳米管的可饱和吸收特性。在某一泵浦功率下，通过调制偏振控制器使得功率计15和功率计16上的差值最小，此时激光的偏振方向就是与碳纳米管的方向垂直的，因为在这种状态下定向碳纳米管对光的吸收是最小的。然后在偏振控制器固定不动的情况下，通过改变泵浦光的功率测得一系列功率计15和功率计16上的数值就可得出在此种状态下(E⊥C)，碳纳米管的饱和吸收特性，通过非线性拟合数据后，我们可以看出这种状态下(E⊥C)碳纳米管的调制深度为4.5％。这种偏振相关的饱和吸收特性充分说明高定向0.4nm单壁碳纳米管可用作偏振敏感的饱和吸收体来实现脉冲状态可切换的掺饵光纤激光器。当所设定的泵浦功率为330mW时，通过恰当的偏振控制器调整就可获得稳定锁模脉冲输出，其信噪比为67dB，标志着此脉冲信号具有很好的稳定性。

综上所述，本发明提供了一种碳纳米管饱和吸收体以及包括该碳纳米管饱和吸收体的激光装置，其中，所述碳纳米管饱和吸收体包括：纳米分子筛和碳纳米管；所述纳米分子筛包括晶体孔道，所述碳纳米管固定在所述晶体孔道内。所述碳纳米管饱和吸收体，以分子筛晶体为模版合成出高定向碳纳米管，由于碳纳米管被规则地分布在分子筛的孔道内，从而使得碳纳米管饱和吸收体不易发生团聚，同时，分子筛的孔道可以为碳纳米管提供保护，有效阻隔空气和水汽对碳纳米管的影响，提升了碳纳米管饱和吸收体的稳定性，分子筛的孔道对碳纳米管的外包覆及均匀分布使得碳纳米管饱和吸收体的光损伤阈值得到较大的提升。通过偏振态的变化即可实现其调制深度的大幅度变化，从而实现脉冲激光运行状态在调Q及锁模之间的任意切换。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。