漸逝波耦合半導體量子點光纖放大器的研究.pdf

1、作為光纖通信系統(tǒng)的核心技術，光纖放大器一直是該領域的研究熱點。人們提出以半導體量子點作為有源介質，基于量子尺寸效應和量子限閾效應，實現(xiàn)光放大，研制新型半導體量子點光纖放大器，它對于提高我國在納米和信息產(chǎn)業(yè)領域的知識產(chǎn)權與應用水平都具有重要意義。
　　 本文提出將半導體量子點直接與特種光纖器件相結合，研究一種漸逝波耦合半導體量子點光纖放大器。該放大器是由硫化鉛(PbS)、硒化鉛(PbSe)量子點摻雜溶膠-凝膠涂覆于光纖耦合器熔錐區(qū)

2、而制成，由于耦合器具有雙光纖結構，信號光與泵浦光可同時注入，并通過漸逝波與量子點薄膜相互作用，實現(xiàn)信號光的放大。該放大器的突出優(yōu)點包括寬放大帶寬、制備工藝簡單、設備成本低等。
　　 首先，本論文分析了單模光纖漸逝波原理，以及半導體量子點的光輻射特性，在此基礎上，分析了漸逝波耦合半導體量子點光纖放大器的工作原理，從而研究了漸逝波耦合半導體量子點光纖放大器量子點載流子模型。
　　 其次，本論文提出了膠體化學與溶膠-凝膠法相結

3、合的半導體量子點制備工藝，分別對硫化鉛和硒化鉛量子點的具體工藝進行了研究。采用X射線衍射譜、透射電鏡(TEM)、吸收光譜、熒光光譜、高分辨透射電子顯微鏡(HTEM)等測試分析方法，分別對量子點尺寸、吸收、光致發(fā)光、晶格結構等方面的特性參數(shù)進行了表征，結果表明量子點的吸收光譜和光致發(fā)光光譜均表現(xiàn)出顯著的藍移特性，分別實現(xiàn)了1310nm波段和1550nm波段寬帶的輻射光譜。
　　 最后，本論文研究了漸逝波耦合半導體量子點光纖放大器的

4、制作過程。分別對使用硫化鉛和硒化鉛兩種半導體量子點摻雜溶膠-凝膠涂覆于光纖漸逝波耦合器，獲得了兩種漸逝波耦合半導體量子點光纖放大器。利用980nm激光作為泵浦源，分別對兩種放大器進行了放大特性測試，實驗結果表明，對于漸逝波耦合PbS量子點光纖放大器，實現(xiàn)了在1310nm波長處的光放大，小信號增益大于7dB；對于漸逝波耦合PbSe量子點光纖放大器，實現(xiàn)了在1550nm波長處的光放大，獲得了大于10dB的小信號增益。
　　 半導體量