《超寬頻、高增益摻鉍石英光纖及其光放大特性研究》是依託上海大學，由文建湘擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：超寬頻、高增益摻鉍石英光纖及其光放大特性研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：文建湘
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
隨著超寬頻、高速傳輸光纖通信發展與光纖器件的套用需求，一種新型摻鉍發光介質材料引起世人關注，其激活中心為什麼在近紅外波段發光的本質特徵一直是國際光纖研究領域的熱點與難點。本項目利用量子化學密度泛函理論，從分子微結構角度，研究具有不同價健結構的摻鉍石英光纖在近紅外波段的光輻射機理，並建立不同耦合效應條件下，鉍離子的能級結構模型；同時，研究輻射對石英光纖的作用機理，建立摻鉍光纖激活中心具有超寬頻、高增益特性的耦合結構理論模型。據此，通過原子層沉積（ALD）與改良化學氣相沉積(MCVD)技術融合，在石英基質光纖材料內實現均勻分散、濃度精確可控的納米摻雜，然後通過輻射、光退火等特殊處理技術，調節激活中心的價健結構，並增強其穩定性，研製出摻鉍石英放大光纖，實現1100nm-1500nm波段的超寬頻、高增益光放大功能，以滿足下一代超寬頻、高速傳輸光纖通信、非常規光纖雷射器及其它光電子產業發展。
結題摘要
隨著光纖通信技術的快速發展，人們對通信的頻寬、容量的需求越來越高。尤其最近幾年，視頻業務的迅猛發展，物聯網與雲計算套用，導致網際網路中網傳輸容量有限、頻寬嚴重不足，甚至出現“容量危機”。因此，高可信下一代網際網路的網路架構中需要具有超高速、超頻寬、超大容量的通信系統。在此研究背景下，提出了本項目研究。本項目從理論上建立了鉍摻雜石英光纖的光譜能級結構模型。從物質的本徵結構揭示了不同價態鉍離子結構對摻鉍石英光纖在近紅外區發光貢獻的光輻射機理，這為研究與製造更好的且具有特殊螢光光譜特性的摻鉍矽基石英光纖提供了新的思路。同時，拓展性的研究了稀土摻雜元素鈰摻雜與鉺摻雜光纖的能級結構與光輻射特性。這些理論研究都為稀土摻雜與主族金屬離子摻雜石英放大光纖的製備奠定了重要的理論基礎。本項目利用原子層沉積(ALD) 摻雜技術結合化學氣相沉積(MCVD)工藝製備了Bi/Al共摻與Bi/Er共摻石英光纖，並對光譜特性進行測試與分析。初步獲得1100-1650 nm寬頻螢光光譜，同時實現了1400-1600 nm範圍的信號放大，增益帶大於100 nm，同時，也初步獲得鉍摻雜放大石英光纖與鉍摻雜光纖放大系統。本項目研究輻射對摻鉍石英光纖的光譜特性影響。獲得輻射誘導增強鉍/鋁共摻石英光纖螢光光譜特性的重要結論，從而，揭示摻雜鉍離子本徵電子結構特徵對摻雜石英光纖在近紅外區的超寬頻光輻射發光的本質機理。本項目利用鉍/鉺共摻石英光纖開發出具有特殊用途的超寬頻光纖雷射器，超寬頻放大自發輻射光源，其輻射範圍可以覆蓋1200-1600nm，將在國民生產、軍事國防、物聯網光纖感測技術等方面都將發揮重要的作用，為我國經濟建設的發展做出重要貢獻。
