[发明专利]渐逝波激发半导体量子点光纤放大器及其制备方法

权利要求书

1.一种渐逝波激发半导体量子点光纤放大器，包括一个泵浦光源（1）、一个信号光源（2）、一个波分复用器（3）和一个光纤放大器（4），所述泵浦光源（1）和信号光源（2）分别通过光纤连接波分复用器（3）的两个输入端，波分复用器（3）的输出端连接光纤放大器（4）的输入端，其特征在于：所述光纤放大器（4）是一段锥形光纤（5），该锥形光纤（5）表面涂覆一层半导体量子点薄膜层（6），所述的量子点薄膜层（6）材料折射率低于锥形光纤（5）的材料折射率，从而使在锥形光纤（5）中传输的光波能通过渐逝波激发半导体量子点薄膜层（6）释放出光子，实现信号光放大。

2.根据权利要求1所述的渐逝波激发半导体量子点光纤放大器，其特征在于所述的量子点薄膜层（6）为硫化铅PbS掺杂溶胶-凝胶薄膜，其中的硫化铅PbS溶胶为PbS掺杂的二氧化硅溶胶。

3.一种渐逝波激发半导体量子点光纤放大器制备方法，用于制备根据权利要求1所述的渐逝波激发半导体量子点光纤放大器，其特征在于制备工艺特点如下：

A.锥形光纤（5）的制作：对单模光纤进行加热，基于熔融拉锥工艺拉制成锥形光纤；

B.制备的半导体量子点材料：

B-1.采用溶胶-凝胶工艺制备掺有甲基的二氧化硅溶胶，以正硅酸四乙酯和甲基三乙氧基硅烷为前躯体，在酸性环境下进行水解缩聚反应，具体工艺是：将正硅酸四乙酯、甲基三乙氧基硅烷、乙醇、盐酸水溶液混合，其具体配比为正硅酸四乙酯/甲基三乙氧基硅烷/乙醇 =1/4/8，盐酸水溶液浓度为0.04mol/L，利用恒温磁力搅拌器搅拌混合溶液，采用油浴保持反应温度50摄氏度，反应时间24h，反应后得到无色澄清的溶胶；

B-2.在上述制备的二氧化硅溶胶中，利用胶体化学工艺制备PbS量子点，将乙酸铅溶入到甲醇中，滴入乙酸作为催化剂，加入三巯基丙基三甲氧基硅烷硅烷偶联剂作为表面活性剂，具体配比为乙酸铅/甲醇/乙酸/三巯基丙基三甲氧基硅烷= 1:100:3.5:0.5，由此获得铅盐溶液，然后，将该溶液逐步滴加至二氧化硅溶胶中，利用磁力搅拌使其均匀混合；之后，以硫代乙酰胺提供硫源，溶解于甲醇溶剂中，并将其逐步滴加至含有铅离子的二氧化硅溶胶中，其中，铅和硫的摩尔比为1：1；在滴加过程中，可以观察到溶液颜色由浅黄色逐渐变为橙红色、红色、最终变为深红棕色，这说明在二氧化硅溶胶中逐步有PbS生成；

B-3.为了获得粒子均匀分散的量子点掺杂材料，将PbS掺杂的二氧化硅溶胶放入高速离心机中进行离心，离心速度为10000rpm，离心时间15min；

C.制备的半导体量子点材料：制备光纤放大器（4）：将步骤A中得到的锥形光纤（5）通过浸渍提拉法使步骤（2）中得到的半导体量子点材料涂覆于锥形光纤（5）的锥形区域表面；

D.制成渐逝波激发半导体量子点光纤放大器：把泵浦光源（1）和信号光源（2）分别通过光纤连接波分复用器（3）的两个输入端，波分复用器（3）的输出端连接光纤放大器（4）的输入端（7），光纤放大器（4）的输出端（8）即光信号放大端。