[發明專利]高分子材料修飾的量子點單模光纖放大器及其制造方法

有效

• 申請號: 201210211726.0
• 申請日: 2012-06-26
• 公開（公告）號: CN102692783A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 孫曉嵐;安澤勝;謝莉彬;周偉
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G02F1/39
• 分類號: G02F1/39
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

本發明涉及一種基于高分子材料修飾的量子點（QDs）單模光纖放大器及其制備方法，屬于以納米材料復合的光纖通信放大器技術領域。?

背景技術

光纖放大器是高速、大容量現代及下一代光纖通信系統中的關鍵器件之一。隨著密集波分復用（DWDM）信道不斷增加，以及光纖到戶（FTTH）的迅速推廣應用，通信系統對光纖放大器的要求也越來越高。然而，現在最普遍使用的摻雜稀土元素光纖放大器，由于每種稀土元素的增益帶寬有限，稀土摻雜后放大光纖較長，易受外界干擾，不能實現光纖的集成化，制造工藝復雜，故使之具一定的難度。同時，制造尺寸與普通光纖不一致，與其他器件連接時損耗大，已經不能滿足光纖通信日益發展的需要。針對高速、寬帶光纖通信，基于半導體量子點的光纖放大器已表現出諸多優勢，包括極大拓展的放大帶寬、快速增益響應、高飽和功率、無失真放大、低噪聲系數等等。?

目前，基于漸逝波激發的半導體量子點光纖放大器的制備技術，主要是基于溶膠凝膠法和反相膠束法制備量子點薄膜。采用這兩種技術存在的問題是其無法較好的可控的制備出尺寸均一、分散性好，且濃度高的半導體量子點薄膜。?

先利用成熟的溶液方法制備高質量的量子點，然后用設計的新型高分子材料修飾半導體量子點，將量子點的制備與涂覆分離，能夠克服原有方法中量子點質量差、光放大增益低的缺陷。?

因此，將量子點的制備與涂覆分離，并采用高分子材料進行修飾，深入探索新型量子點單模光纖放大器的制備技術，研制新型半導體量子點光纖放大器，滿足我國經濟建設和未來發展需要，提高我國在納米和信息產業領域的知識產權水平，高起點地發展我國納米和信息產業，具有重要研究意義。?

發明內容

本發明的目的在于：通過量子點制備與涂覆過程的分離，以有高分子材料修飾的量子點涂覆，制備出質量好、濃摻入度高、分散性好的半導體量子點涂層，從而實現高增益、寬放大帶寬、小尺寸、易于集成、制備簡便、低成本的，半導體量子點的單模光纖放大器。此光纖放大器在超高速、大容量的寬帶接入等領域，具有重要的實際意義和應用價值。?

考慮到半導體材料的化合物的結構及物性，對相關的IV—VI族中的鉛之硫族化合物（鹽）晶體，其屬窄禁帶半導體，受（光）激電子在禁帶中如從高能態回落至基態時，躍遷過程以光波形式輻射，由禁帶能級導致其輻射波呈顯在紅外區，其中典型優選PbS，因該類量子點與本實驗光纖通訊波長匹配，其復合構成光纖放大器在超高速、高增益、易于集成、制備簡便等方面，使大容量的寬帶光纖接入更為有利。?

為達到上述目的，本發明采用下述技術方案（可見下再述之圖1，二；?余同，不予重復說明）：?

基于高分子材料修飾的量子點單模光纖放大器，是由一個泵浦光源1，一個信號光源2和一個漸逝波放大光纖構成3，此種漸逝波放大光纖3，是基于高分子材料修飾的量子點單模放大光纖，它是由直2×2熔錐型單模光纖耦合器4和摻入有半導體量子點經高分子修飾的材料5構成。通過將量子點的制備與涂覆過程的分離，有利于量子點尺寸與熒光光譜的可控調節，而高分子材料修飾，可保證量子點的穩定性及分散性，使其與二氧化硅溶膠-凝膠涂覆過程相兼容，從而保證了光纖放大器的高質量。?

此類高分子材料修飾的量子點單模光纖放大器，制備工藝主要包含：半導體納米量子點的制備；以高分子材料修飾的量子點涂覆溶液的獲取；量子點光纖放大器的制作等，具體如下：?

(1)?????半導體納米量子點的制備

實驗所需試劑：?氯化鉛（PbCl₂），硫（S）,油胺（OLA）,乙醇，正己烷

實驗步驟：

1)??3.6mmol?PbCl₂（1.0011816g）和0.36mmol?S?(0.0115416g)分別溶解在2.4mLOLA,?0.24mLOLA內，然后，分別在室溫下N₂保護，純化30分鐘；

2)??在N₂保護下，PbCl₂?–OLA懸浮液加熱到160℃，保持此溫度至少1小時，然后冷卻到120℃，保持15分鐘，?N₂通入保護，室溫下S-OLA，在PbCl₂?–OLA懸浮液攪拌下注入，合成溫度在100℃，控制合成時間1-10分鐘，獲得不同尺寸的PbS?QDs；

3）用溫度為0的冰水進行萃取，然后PbS?QDs溶液與乙醇以體積1:5添加進行離心，然后QDs分散在正己烷內，重復上述操作兩次，最后離心得到的固體分散于甲苯中保存。