本发明属于光纤激光器技术领域，具体涉及一种硒化铅量子点作为饱和吸收体的锁模光纤激光器。
背景技术：
皮秒或飞秒脉冲输出的超快激光器具有峰值功率高且与材料作用时间短的特点，因此在先进制造、生物医疗和环境监测等关乎民生的重要领域发挥着越来越重要的作用。另外，光纤激光器具有完美的光束质量，因此超快的光纤激光器已经成为了超快光源的发展趋势。在超快领域，锁模技术已经成为了产生超短脉冲的最主要手段。其中，主动锁模能够实现脉冲重复频率的可调谐，但是需要在谐振腔内插入一个调制器进行同步控制，而调制器往往价格昂贵。被动锁模无需外部调制，而且能够输出比主动锁模更窄的脉宽。在被动锁模领域，基于饱和吸收体的被动锁模光纤激光器，具有结构紧凑、成本低廉、易于自启动的优点，已经成为了该领域的研究热点。
饱和吸收体的种类繁多，主要有半导体饱和吸收镜(sesam)、石墨烯(graghene)和单壁碳纳米管(swcnt)等。sesam是较为成熟的饱和吸收体材料，已经应用于商用超短脉冲光纤激光器，缺点是制作工艺复杂且成本高，通常利用分子束外延技术进行制备，而且与光纤激光器的兼容性较差。石墨烯和swcnt具有宽带可饱和吸收特性且制备成本低，缺点是非饱和损耗大，调制深度较低，而且制备出的材料不能直接应用于光纤激光器，需要利用光沉积等方法进行材料的转移，该过程步骤较为繁琐，费时费力。半导体纳米晶体量子点是一种准零维的纳米材料。由于量子点的尺寸小于激子玻尔半径，使得它们具有很强的量子限域效应，从而导致了激子束缚能和振子强度的增加，振子强度的增加意味着比同组分块状材料更强的三阶非线性光学效应和更快的时间响应。量子点的另一个优势是能够通过改变其尺寸，实现调制深度等饱和吸收特性的可调谐，从而控制激光器输出的脉冲特性。因而，在超快激光领域，量子点无疑将成为一种有前途的饱和吸收体材料。
现有的量子点饱和吸收体大多采用块状结构，往往需要透镜聚焦，影响耦合效率，使得其与光纤激光器兼容困难。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有饱和吸收体锁模光纤激光器存在的缺陷或不足，提供一种掺杂硒化铅量子点的玻璃光纤作为饱和吸收体的光纤激光器。
本发明包括泵浦源、波分复用器、增益光纤、输出耦合器、滤波器、光纤饱和吸收体以及连接光纤。所述的光纤饱和吸收体为掺杂硒化铅量子点的玻璃光纤。所述的泵浦源采用带多模尾纤的半导体激光器。所述的增益光纤采用掺镱光纤或掺铒光纤或掺铥光纤。所述输出耦合器的输出比为10％～90％。所述的连接光纤采用单模光纤，长度为10～50m。
所述泵浦源的输出光纤与波分复用器的泵浦端相连；所述波分复用器的输出端与增益光纤的一端相连；增益光纤的另一端与输出耦合器的一端相连，输出耦合器的另一端与滤波器的输入端相连；滤波器的输出端与光纤饱和吸收体的一端相连。光纤饱和吸收体的另一端与连接光纤的一端相连。连接光纤的另一端与波分复用器的信号端相连。
所述的输出耦合器由两根单模光纤通过熔融拉锥构成。
所述光纤饱和吸收体的具体制备步骤如下：将氧化铅和硒粉的混合物作为硒化铅量子点的前驱体加入到玻璃配料当中；混有前驱体的玻璃配料包括二氧化硅、三氧化二硼、氧化铝、氧化锌、氟化铝、氧化钠、氧化铅、硒粉和碳粉。将已加入前驱体的玻璃配料研磨均匀并倒入坩埚。将坩埚放入箱式高温炉中加热得到块状玻璃，加热温度为1300～1600℃，加热持续时间为30～180分钟。将坩埚拿出箱式高温炉后，利用一根较细的铁丝对得到的块状玻璃进行光纤拉制。将拉制得到的光纤放入管式高温炉进行热处理，实现硒化铅量子点的析出、生长、核化以及晶化。
所述的滤波器由中心波长为1064nm且带宽为5nm的啁啾光纤布拉格光栅和光纤环形器组成；光纤饱和吸收体的第一激子吸收峰为1064nm；连接光纤的芯径为6μm，外径为125μm。
所述的滤波器由中心波长为1550nm、带宽为5nm的啁啾光纤布拉格光栅和光纤环形器组成；光纤饱和吸收体的第一激子吸收峰为1550nm；连接光纤采用型号为smf-28的普通单模通信光纤。
所述的滤波器由中心波长为1940nm、带宽为5nm的啁啾光纤布拉格光栅和光纤环形器组成；光纤饱和吸收体的第一激子吸收峰为1940nm；连接光纤的芯径为10μm，外径为125μm。
所述混有前驱体的玻璃配料中二氧化硅、三氧化二硼、氧化铝、氧化锌、氟化铝、氧化钠、氧化铅、硒粉和碳粉的质量份数分别为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。
本发明具有的有益效果是：
1、本发明应用的硒化铅量子点具有比硒化铅块状材料更强的三阶非线性光学效应和更快的时间响应。
2、本发明具有更高的抗光损伤阈值，能够与锁模光纤激光器兼容。
3、本发明所用的硒化铅量子点光纤的量子限域效应明显，饱和吸收性能好，制备成本较低。
附图说明
图1是本发明的器件连接示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，硒化铅量子点作为饱和吸收体的锁模光纤激光器，包括泵浦源1、波分复用器2、增益光纤3、输出耦合器4、滤波器5、光纤饱和吸收体6以及连接光纤7。光纤饱和吸收体6为掺杂硒化铅量子点的玻璃光纤。泵浦源1采用带多模尾纤的半导体激光器。增益光纤3采用掺镱光纤或掺铒光纤或掺铥光纤。输出耦合器由两根单模光纤通过熔融拉锥构成，输出比为10％；连接光纤7采用单模光纤，长度为20m。
如图1所示，泵浦源1的输出光纤与波分复用器2的泵浦端相连；波分复用器2的输出端与增益光纤3的一端相连；增益光纤3的另一端与输出耦合器4的一端相连，输出耦合器4的另一端与滤波器5的输入端相连；滤波器5的输出端与光纤饱和吸收体6的一端相连。光纤饱和吸收体6的另一端与连接光纤7的一端相连。连接光纤7的另一端与波分复用器2的信号端相连。
光纤饱和吸收体6的具体制备步骤如下：将氧化铅和硒粉的混合物作为硒化铅量子点的前驱体加入到玻璃配料当中；混有前驱体的玻璃配料为二氧化硅、三氧化二硼、氧化铝、氧化锌、氟化铝、氧化钠、氧化铅、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的质量比混合。将玻璃配料研磨均匀并倒入坩埚。将坩埚放入箱式高温炉中加热得到块状玻璃，加热温度为1500℃，加热持续时间为120分钟。将坩埚拿出箱式高温炉后，利用一根较细的铁丝对得到的块状玻璃进行光纤拉制。将拉制得到的光纤放入管式高温炉进行热处理，实现硒化铅量子点的析出、生长、核化以及晶化。通过控制量子点尺寸，能够调整光纤饱和吸收体6的第一激子吸收峰位置。
滤波器5、光纤饱和吸收体6和连接光纤7的具体参数值采用如下三种分配方式：
实施例1：滤波器5由中心波长为1064nm且带宽为5nm的啁啾光纤布拉格光栅和光纤环形器组成；光纤饱和吸收体6的第一激子吸收峰为1064nm；连接光纤7的芯径为6μm，外径为125μm。能够实现中心波长位于1064nm附近的皮秒激光输出。
实施例2：滤波器5由中心波长为1550nm、带宽为5nm的啁啾光纤布拉格光栅和光纤环形器组成；光纤饱和吸收体6的第一激子吸收峰为1550nm；连接光纤7采用型号为smf-28的普通单模通信光纤。能够实现中心波长位于1550nm附近的飞秒激光输出。
实施例3：滤波器5由中心波长为1940nm、带宽为5nm的啁啾光纤布拉格光栅和光纤环形器组成；光纤饱和吸收体6的第一激子吸收峰为1940nm；连接光纤7的芯径为10μm，外径为125μm。能够实现中心波长位于1940nm附近的飞秒激光输出。