《高分子修飾的核-殼量子點光纖放大器》是依託上海大學，由孫曉嵐擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高分子修飾的核-殼量子點光纖放大器
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：孫曉嵐
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
隨著密集波分復用信道不斷增加以及光纖到戶的推廣套用，寬頻放大、小型化、易於集成是光纖放大器的發展方向。目前商用的摻鉺光纖放大器，由於其放大頻寬窄、所需光纖長已不能滿足需求。 本項目提出基於核-殼量子點的漸逝波單模光纖放大器，它是由以PbS為核、CdS為殼的量子點摻雜薄膜塗覆於石英光纖耦合器的錐區而構成。該量子點摻雜薄膜可以通過量子點摻雜的溶膠-凝膠過程或量子點摻雜的高分子直接塗覆來實現，光通過漸逝波場激發量子點，實現通信波段的寬頻光放大。核-殼結構量子點性能更穩定，並且量子點經高分子材料修飾後，與石英光纖的親和性大大提高；該放大器直接套用標準單模光纖，解決了與其他光纖器件的耦合問題；信號光和泵浦光可以通過耦合器的兩個連線埠同時注入，無需波分復用器件，有利於系統的小型化。該基於半導體量子點的漸逝波單模光纖放大器具有如下優點：更寬的放大光譜；更穩定的量子點；更有效的量子點薄膜塗覆；更高的系統集成。
結題摘要
光纖通信是現代通信信息網路的重要組成，也是未來通信領域科研和產業發展的重點。光纖通信具有的超高速度，超大容量和超長距離傳輸的特性使得全光網路成為研究熱點。波分復用技術和光纖接入網的蓬勃發展不斷推動著光纖通信技術的革新，特別是對光放大器等光通信器件提出了巨大的挑戰。中繼放大技術是提高光通信網路系統容量和速率關鍵技術之一。 本項目將PbS/CdS核殼半導體量子點的螢光特性及穩定性同光纖耦合器結合製備半導體量子點漸逝波耦合光纖放大器件。在PbS核量子點表面包裹上一層無機殼層材料CdS，對PbS量子點表面進行鈍化，減少其表面的缺陷並提高螢光量子產率，因而對於提高光纖放大器的增益有很大優勢。核殼結構和適當的材料能夠顯著提高量子點的穩定性。PbS/CdS量子點不易團聚，不易受溫度影響，PbS量子點因被包裹在殼層之內，隔絕了與外界環境的作用，不易受表面和外界環境因素的影響，這一優勢提高了量子點光纖放大器的穩定性。採用成熟的有機金屬法製備量子點，可以得到螢光峰值可控，螢光量子產率高的量子點，再以設計的雙親性高分子材料對其進行水溶性改性修飾，之後摻雜入溶膠凝膠中製備螢光強度高的摻雜均勻的薄膜。薄膜塗覆於利用單模光纖製備的光纖耦合器耦合區，通過較強的漸逝波激發半導體量子點實現光放大的作用。 結合半導體量子點螢光特性對半導體量子點漸逝波耦合光纖放大器的放大特性進行了理論推導。採用有機金屬法製備了PbS/CdS核殼量子點，研究了核在不同生長時間及殼層在不同生長時間下螢光光譜變化規律、量子點晶格結構及溫度穩定性。為獲得水溶性量子點，我們研究了量子點表面修飾的方法，採用傳統的巰基乙酸修飾法和新的高分子修飾法對量子點表面進行修飾，並研究了兩種方法修飾後量子點摻雜薄膜的螢光特性以及不同殼層生長厚度對量子點表面修飾結果的影響。研究量子點漸逝波耦合光纖放大器的製備工藝，分別用巰基乙酸修飾的PbS/CdS和親水鏈/憎水鏈比例不同的高分子材料修飾量子點摻雜薄膜材材料進行塗覆，製備光纖放大器。對以上放大器測試，分析不同修飾方法對放大器性能影響；親水和憎水比例不同的高分子材料修飾的量子點摻雜薄膜對放大性能影響；不同泵浦光功率和信號光功率對信號光功率對放大性能影響。在980 nm泵浦光的激發下，PbS/CdS量子點光纖放大器在1550 nm波段有明顯的寬頻放大現象，且其溫度穩定性明顯高於PbS量子點光纖放大器。
