漸逝波耦合半導(dǎo)體量子點(diǎn)光纖放大器的研究.pdf

1、作為光纖通信系統(tǒng)的核心技術(shù)，光纖放大器一直是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。人們提出以半導(dǎo)體量子點(diǎn)作為有源介質(zhì)，基于量子尺寸效應(yīng)和量子限閾效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)光放大，研制新型半導(dǎo)體量子點(diǎn)光纖放大器，它對(duì)于提高我國(guó)在納米和信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的知識(shí)產(chǎn)權(quán)與應(yīng)用水平都具有重要意義。
　　 本文提出將半導(dǎo)體量子點(diǎn)直接與特種光纖器件相結(jié)合，研究一種漸逝波耦合半導(dǎo)體量子點(diǎn)光纖放大器。該放大器是由硫化鉛(PbS)、硒化鉛(PbSe)量子點(diǎn)摻雜溶膠-凝膠涂覆于光纖耦合器熔錐區(qū)

2、而制成，由于耦合器具有雙光纖結(jié)構(gòu)，信號(hào)光與泵浦光可同時(shí)注入，并通過(guò)漸逝波與量子點(diǎn)薄膜相互作用，實(shí)現(xiàn)信號(hào)光的放大。該放大器的突出優(yōu)點(diǎn)包括寬放大帶寬、制備工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備成本低等。
　　 首先，本論文分析了單模光纖漸逝波原理，以及半導(dǎo)體量子點(diǎn)的光輻射特性，在此基礎(chǔ)上，分析了漸逝波耦合半導(dǎo)體量子點(diǎn)光纖放大器的工作原理，從而研究了漸逝波耦合半導(dǎo)體量子點(diǎn)光纖放大器量子點(diǎn)載流子模型。
　　 其次，本論文提出了膠體化學(xué)與溶膠-凝膠法相結(jié)

3、合的半導(dǎo)體量子點(diǎn)制備工藝，分別對(duì)硫化鉛和硒化鉛量子點(diǎn)的具體工藝進(jìn)行了研究。采用X射線衍射譜、透射電鏡(TEM)、吸收光譜、熒光光譜、高分辨透射電子顯微鏡(HTEM)等測(cè)試分析方法，分別對(duì)量子點(diǎn)尺寸、吸收、光致發(fā)光、晶格結(jié)構(gòu)等方面的特性參數(shù)進(jìn)行了表征，結(jié)果表明量子點(diǎn)的吸收光譜和光致發(fā)光光譜均表現(xiàn)出顯著的藍(lán)移特性，分別實(shí)現(xiàn)了1310nm波段和1550nm波段寬帶的輻射光譜。
　　 最后，本論文研究了漸逝波耦合半導(dǎo)體量子點(diǎn)光纖放大器的

4、制作過(guò)程。分別對(duì)使用硫化鉛和硒化鉛兩種半導(dǎo)體量子點(diǎn)摻雜溶膠-凝膠涂覆于光纖漸逝波耦合器，獲得了兩種漸逝波耦合半導(dǎo)體量子點(diǎn)光纖放大器。利用980nm激光作為泵浦源，分別對(duì)兩種放大器進(jìn)行了放大特性測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于漸逝波耦合PbS量子點(diǎn)光纖放大器，實(shí)現(xiàn)了在1310nm波長(zhǎng)處的光放大，小信號(hào)增益大于7dB；對(duì)于漸逝波耦合PbSe量子點(diǎn)光纖放大器，實(shí)現(xiàn)了在1550nm波長(zhǎng)處的光放大，獲得了大于10dB的小信號(hào)增益。
　　 半導(dǎo)體量