[发明专利]一种半导体材料放大光纤

说明书

本发明公开了一种半导体材料放大光纤，本发明纳米半导体薄膜内包层光纤结构,考虑半导体材料能带结构特性,实现新型结构光纤,并采用改进的化学气相沉积法,在相应实验设备条件下制备出50m纳米半导体薄膜包层光纤；通过对光纤掺杂半导体材料的特性分析,从纳米材料的制备、光纤拉制的过程等方面,探讨并制成了掺纳米半导体InP材料放大光纤通过等离子发射光谱仪和扫描电镜,对制备出的新型结构光纤进行掺杂浓度测试和微观结构观察；由测试系统得到制备光纤的光放大增益曲线和超连续谱,获得光纤的放大增益。

技术领域

本发明涉及新材料领域，其中所涉及一种半导体材料放大光纤。

背景技术

光纤放大器的出现很好解决了长距离、高速率、大容量骨干网光纤传输系统中光信号中继放大问题,同时放大光纤作为光纤放大器的核心部件,成为研究的热点,并且未来将主要集中在以纳米半导体材料作为掺杂源的放大光纤研究上。第二部分是针对超宽带(UWB)信号特性,实现其在定位传感器网络中的应用。由于无线频谱资源日益紧张,同时伴随着短距离大容量无线通信市场需求的不断增长,UWB信号得到了越来越多的关注。

发明内容

本发明为了解决上述问题，从而提供一种半导体材料放大光纤。

本发明纳米半导体薄膜内包层光纤结构,考虑半导体材料能带结构特性,实现新型结构光纤,并采用改进的化学气相沉积法,在相应实验设备条件下制备出50m纳米半导体薄膜包层光纤；通过对光纤掺杂半导体材料的特性分析,从纳米材料的制备、光纤拉制的过程等方面,探讨并制成了掺纳米半导体InP材料放大光纤通过等离子发射光谱仪和扫描电镜,对制备出的新型结构光纤进行掺杂浓度测试和微观结构观察；由测试系统得到制备光纤的光放大增益曲线和超连续谱,获得光纤的放大增益。应用氢原子本征能量模型计算了InP、ZnO、InSb纳米半导体产生量子尺寸效应的相对粒径,给出InP微粒产生量子尺寸效应的相对粒径aB=8.313nm,根据分析得出需考虑量子尺寸效应对材料特性的影响,分别计算了量子尺寸效应、介电限域效应、里德伯能对微粒能带变化产生的影响。伴随着纳米材料光纤中InP微粒尺寸r在5-50nm变化,其相应的带隙能量E的变化范围为从0.73到1.02eV,光吸收波长λ为1220～1700nm。此波长范围为光通信系统中光纤传输的低损耗窗口,具有十分重要的应用价值。

具体实施方式

对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本发明纳米半导体薄膜内包层光纤结构,考虑半导体材料能带结构特性,实现新型结构光纤,并采用改进的化学气相沉积法,在相应实验设备条件下制备出50m纳米半导体薄膜包层光纤；通过对光纤掺杂半导体材料的特性分析,从纳米材料的制备、光纤拉制的过程等方面,探讨并制成了掺纳米半导体InP材料放大光纤通过等离子发射光谱仪和扫描电镜,对制备出的新型结构光纤进行掺杂浓度测试和微观结构观察；由测试系统得到制备光纤的光放大增益曲线和超连续谱,获得光纤的放大增益。应用氢原子本征能量模型计算了InP、ZnO、InSb纳米半导体产生量子尺寸效应的相对粒径,给出InP微粒产生量子尺寸效应的相对粒径aB=8.313nm,根据分析得出需考虑量子尺寸效应对材料特性的影响,分别计算了量子尺寸效应、介电限域效应、里德伯能对微粒能带变化产生的影响。伴随着纳米材料光纤中InP微粒尺寸r在5-50nm变化,其相应的带隙能量E的变化范围为从0.73到1.02eV,光吸收波长λ为1220～1700nm。此波长范围为光通信系统中光纤传输的低损耗窗口,具有十分重要的应用价值。对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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。