高分子修饰的硫化铅量子点光纤放大器的研究

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光纤放大器在光纤通信系统中可以直接对信号进行全光放大,是下一代光纤通信系统的关键器件之一。随着光纤到户业务的发展,对光纤放大器提出了超高速,超大容量,超长距离等要求,常用的稀土掺杂光纤放大器在放大带宽方面的局限性逐渐凸显。而近年半导体量子点材料以其独特的光学性质备受光电器件领域的青睐,将半导体量子点作为掺杂介质制成的量子点光纤放大器具有较宽且可调的带宽,满足未来光纤通信系统的要求。本文提出通过配体交换方法得到一种稳定性及荧光特性更好的油酸配体硫化铅量子点与光纤耦合器结合制备出温度稳定性增强的基于渐逝波激发的量子点光纤放大器。研究表明油酸溶剂中的羧基比油胺溶剂中的胺基更加稳定,油酸配体会紧紧的依附在量子点表面,经配体交换制备的油酸配体量子点不仅荧光强度大大增强,不易团聚,而且能够减弱外界环境对核量子点的影响,这一优势大大提高了量子点光纤器件的稳定性。通过实验研究得到以下结论:1)通过比较几种量子点制备方法的优劣后,选择了操作简单,材料毒性较低的有机金属法制备PbS量子点。继而为了得到稳定性更强的PbS量子,采用配体交换方式获得油酸配体量子点,在相同的溶液配制参数下测量两种配体量子点的荧光强度,得出配体交换后量子点荧光强度显著增加的结论。2)在相同的环境参数下比较两种量子点的温度特性,发现油胺配体PbS量子点的荧光强度随温度升高大幅度降低,而油酸配体PbS量子点的荧光强度随温度升高逐渐增强,发生反淬灭的现象,进一步验证了量子点经过配体交换后稳定性增强的设想。3)基于渐逝波激发的原理测量PbS量子点光纤放大器的放大特性,在980nm泵浦光的激发下,测量其增益及温度特性,对量子点光纤放大器从25℃加热至50℃,再降温到室温,实验结果显示油胺配体量子点光纤放大器在加热过程中增益持续下降,油酸配体量子点光纤放大器在升温降温的过程中增益缓慢减小,且降温时增益会恢复,因而得出配体交换后的量子点光纤放大器温度稳定性大大增强的结论。这一结论的出现对量子点光纤放大器的研究会有很大的意义,因为一直阻碍量子点光纤放大器发展的即是温度稳定性。最后研究了泵浦光功率的大小对量子点光纤放大器增益的影响,器件的增益随着泵浦光功率的增大而逐渐增强,最后达到饱和。在论文的最后对本课题的研究进行了总结和展望,提出了有待提高和后续可以深入研究的方向。
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