[發明專利]一種利用噴墨打印技術制作量子點光纖的方法

有效

• 申請號: 201910280217.5
• 申請日: 2019-04-09
• 公開（公告）號: CN110014766B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 張國生;曹志剛;俞本立;莊子祥;汪艷
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: B29C64/124
• 分類號: B29C64/124
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發明公開了一種利用噴墨打印技術制作量子點光纖的方法，具體包括以下步驟：a)打印墨水的制備：將量子點材料倒入紫外膠中，對溶液進行超聲處理，將得到的混合均勻的溶液作為噴墨打印的墨水；b)選擇用于打印的基底并進行預處理，然后放置到噴墨打印設備平臺上；c)將墨水注入到噴墨打印設備的儲液瓶中，利用噴墨打印技術，噴墨打印制作單層波導并固化，然后在單層波導的基礎上，通過反復的打印和固化，制作成不同尺寸的量子點光纖；該方法在室溫下進行，不涉及高溫，可以更好的保證量子點的光電特性，簡化制作工藝，且制作的量子點光纖尺寸精確可控，批量生產一致性良好，與傳統光纖連接更加簡單。

技術領域

本發明涉及一種量子點光纖的制作方法，特別是一種利用噴墨打印技術制作量子點光纖的方法。

背景技術

量子點(Quantum Dots)，又叫納米晶，是由II-VI族或III-V族元素組成的納米顆粒，粒徑1-10nm。量子點的量子限域效應明顯，將半導體中載流子限定在微小的三維空間內。受到光電刺激時，載流子會被激發跳躍到更高的能級，這些載流子回到原來較低能級時，會發出固定波長的光。由于量子點材料具有連續的吸收光譜、較窄的激發光譜、且激發光譜可調諧等優異的光電特性，已經成為制作特種光纖的重要摻雜材料。目前制作摻雜量子點材料的特種光纖主要有兩種方法，一種是首先制備摻雜量子點材料光纖預制棒，再通過加熱光纖預制棒，然后拉絲的方法制作量子點光纖，另一種方法是將混有量子點材料的溶液灌注到空芯光纖或光子晶體光纖中，制作量子點光纖。第一種方法在制作過程中涉及高溫，會影響到量子點材料的光電特性；第二種方法存在灌注困難且在后續與傳統光纖的熔接過程也會涉及高溫，且制作復雜、成本很高。

發明內容

為了避免上述現有技術所存在的不足之處，本發明提供了一種利用噴墨打印技術制作量子點光纖的方法，可以更好的保證量子點的光電特性，簡化制作工藝，且制作的量子點光纖尺寸精確可控，批量生產一致性良好，與傳統光纖連接更加簡單。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種利用噴墨打印技術制作量子點光纖的方法，具體包括以下步驟：

a)打印墨水的制備：將量子點材料倒入紫外膠中，對溶液進行超聲處理1min，將得到的混合均勻的溶液作為噴墨打印的墨水；

b)選擇用于打印的基底，并對基底進行預處理，然后將處理后的基底放置在噴墨打印設備平臺上；

c)將步驟a)制備的墨水注入到噴墨打印設備的儲液瓶中，利用噴墨打印技術，調節噴墨打印的控制參數，使噴嘴噴出穩定且連續的墨水液滴，并選擇合適的墨水液滴的間距，噴墨打印制作單層波導，固化，然后在單層波導基礎上，每打印一層之后都要先對打印波導進行紫外固化，每次固化時間為30-60s，再進行下一次打印，通過反復的打印和固化，制作成量子點光纖。

進一步，步驟a)中，所述的量子點材料為BaS、AgInS₂、NaCl、Fe₂O₃、In₂O₃、InAs、InN、InP、CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、GaAs、GaN、GaS、GaSe、InGaAs、MgS、MgSe、MgTe、PbS、PbSe、PbTe、Cd(S_xSe_1-x)、BaTiO₃、PbZrO₃、CsPbCl₃、CsPbBr₃、CsPbI₃中的一種或多種。

進一步，步驟a)中，所述的墨水是1ml紫外膠混合0.01-10mg量子點材料制備得到；所述的紫外膠的粘度為0-30cps,表面張力為20-30dynes/cm。

進一步，步驟b)中，所述的用于打印的基底為硅片、石英片或者聚合物片。