[发明专利]一种PbSe量子点掺杂钠铝硼锗酸盐玻璃光纤

说明书

本发明涉及一种PbSe量子点掺杂钠铝硼锗酸盐玻璃光纤(QDFA)。本发明通过优化熔化退火热处理条件，制备了埋入粒径为4.08‑5.88nm的量子点掺杂光纤(QDF)。制备的QDF在NIR区域具有强而稳定的光致发光(PL)发射。QDFA包括QDF，波分复用器，隔离器和泵浦激光器。可以看出，QDFA中的宽带信号在1260–1380nm的波长范围内被放大，具体取决于QD的大小。中心波长处的开关增益为16.4dB，当输入信号功率为‑17dBm时，3‑dB带宽达到80nm。在实验中还观察到了激励阈值和增益饱和。这种基于玻璃的QDFA展示了一种新颖的方法，可扩展掺fiber光纤放大器的当前波段，并在未来实现工业应用。

技术领域

本发明属于5G光纤传感应用领域，具体涉及一种PbSe量子点掺杂钠铝硼锗酸盐玻璃的光纤放大器。

背景技术

光纤放大器是光纤通信系统中一种重要的光学设备。由于稀土离子的性质的限制，常规光纤放大器(例如掺ped光纤放大器，EDFA)的带宽和增益不能得到明显改善。期望性能更高的光纤放大器。由于独特的量子约束效应和光学性能，量子点(QD)最近引起了很多关注。

在近红外波段中，在制备包括PbSe，PbS和PbTe系统在内的高发光IV-VI QD方面取得了很大的成功。其中，具有不简并能带结构的PbSe QD具有理想的光学特性，包括QD太阳能电池的高量子产率(高达300％[3])，高光致发光(PL)效率以及尺寸依赖性吸收发射光谱。通过使用高PL效率和可调光谱的特性QD中，掺QD的光纤放大器(QDFA)表现出理想的光放大性能，例如宽带宽，平坦增益和低噪声。

据报道，QDFA可以覆盖近红外区域的S-C-L(短常规-长)波段，形成全波段放大。当前，有三种主要方法用于制造QD掺杂光纤(QDF)。首先是将通过胶体合成制备的量子点混合到基质(例如UV胶)中，然后将它们填充到空心纤维芯中以形成量子点掺杂的纤维。在第二种方法中，首先通过使普通纤维逐渐变细来制备QDF，然后将QD胶体涂覆在纤维外部以获得QDF，然后通过e逝波泵浦将其激发。第三种方法是先通过高温熔融和拉丝工艺制备玻璃纤维，然后对纤维进行退火以在纤维内形成结晶的量子点。从长远来看，由于其高稳定性，特别是与工业纤维制造的兼容性，可以开发基于玻璃基板的QDFA。

现有授权专利，授权号为CN 105137536 B的中国发明专利公开了一种单模光纤，包括有芯层和包层，芯层为掺锗(Ge)和氟(F)的二氧化硅(SiO₂)石英玻璃，芯层的直径Dcore为6.5μm至7.5μm，芯层的相对折射率Δ1的范围为0.70％至0.75％；包层有2个分层，内分层为掺氟二氧化硅石英玻璃分层，外分层为纯二氧化硅石英玻璃；所述包层的直径Dclad的范围为为124μm至126μm。该发明光纤的截止波长为1300nm-1460nm，工作波长范围为1550nm，其MFD为7.0μm-7.6μm，光纤衰减小于0.26dB/km(在1550nm)。本发明光纤具有较好的抗弯曲性能，其宏弯损耗小于0.02dB(Φ10mm25圈)；绕成小尺寸器件时具有良好的抗弯曲性能，其宏弯损耗小于0.03dB(Φ15mm400圈)。

但是现有光纤材料仍需要更加宽的带宽和更低的噪声以及更易于增加激光发射和光放大的方向进行拓展。

发明内容

本发明针对上述存在的问题采用以下技术方案: