[發明專利]一種PbSe量子點摻雜鈉鋁硼鍺酸鹽玻璃光纖

在審

• 申請號: 202011483817.0
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112499979A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 寧芳;張斌斌
• 申請（專利權）人: 寧芳
• 主分類號: C03C13/04
• 分類號: C03C13/04;C03B37/022;G02B6/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種PbSe量子點摻雜鈉鋁硼鍺酸鹽玻璃光纖(QDFA)。本發明通過優化熔化退火熱處理條件，制備了埋入粒徑為4.08?5.88nm的量子點摻雜光纖(QDF)。制備的QDF在NIR區域具有強而穩定的光致發光(PL)發射。QDFA包括QDF，波分復用器，隔離器和泵浦激光器。可以看出，QDFA中的寬帶信號在1260–1380nm的波長范圍內被放大，具體取決于QD的大小。中心波長處的開關增益為16.4dB，當輸入信號功率為?17dBm時，3?dB帶寬達到80nm。在實驗中還觀察到了激勵閾值和增益飽和。這種基于玻璃的QDFA展示了一種新穎的方法，可擴展摻fiber光纖放大器的當前波段，并在未來實現工業應用。

技術領域

本發明屬于5G光纖傳感應用領域，具體涉及一種PbSe量子點摻雜鈉鋁硼鍺酸鹽玻璃的光纖放大器。

背景技術

光纖放大器是光纖通信系統中一種重要的光學設備。由于稀土離子的性質的限制，常規光纖放大器(例如摻ped光纖放大器，EDFA)的帶寬和增益不能得到明顯改善。期望性能更高的光纖放大器。由于獨特的量子約束效應和光學性能，量子點(QD)最近引起了很多關注。

在近紅外波段中，在制備包括PbSe，PbS和PbTe系統在內的高發光IV-VI QD方面取得了很大的成功。其中，具有不簡并能帶結構的PbSe QD具有理想的光學特性，包括QD太陽能電池的高量子產率(高達300％[3])，高光致發光(PL)效率以及尺寸依賴性吸收發射光譜。通過使用高PL效率和可調光譜的特性QD中，摻QD的光纖放大器(QDFA)表現出理想的光放大性能，例如寬帶寬，平坦增益和低噪聲。

據報道，QDFA可以覆蓋近紅外區域的S-C-L(短常規-長)波段，形成全波段放大。當前，有三種主要方法用于制造QD摻雜光纖(QDF)。首先是將通過膠體合成制備的量子點混合到基質(例如UV膠)中，然后將它們填充到空心纖維芯中以形成量子點摻雜的纖維。在第二種方法中，首先通過使普通纖維逐漸變細來制備QDF，然后將QD膠體涂覆在纖維外部以獲得QDF，然后通過e逝波泵浦將其激發。第三種方法是先通過高溫熔融和拉絲工藝制備玻璃纖維，然后對纖維進行退火以在纖維內形成結晶的量子點。從長遠來看，由于其高穩定性，特別是與工業纖維制造的兼容性，可以開發基于玻璃基板的QDFA。

現有授權專利，授權號為CN 105137536 B的中國發明專利公開了一種單模光纖，包括有芯層和包層，芯層為摻鍺(Ge)和氟(F)的二氧化硅(SiO₂)石英玻璃，芯層的直徑Dcore為6.5μm至7.5μm，芯層的相對折射率Δ1的范圍為0.70％至0.75％；包層有2個分層，內分層為摻氟二氧化硅石英玻璃分層，外分層為純二氧化硅石英玻璃；所述包層的直徑Dclad的范圍為為124μm至126μm。該發明光纖的截止波長為1300nm-1460nm，工作波長范圍為1550nm，其MFD為7.0μm-7.6μm，光纖衰減小于0.26dB/km(在1550nm)。本發明光纖具有較好的抗彎曲性能，其宏彎損耗小于0.02dB(Φ10mm25圈)；繞成小尺寸器件時具有良好的抗彎曲性能，其宏彎損耗小于0.03dB(Φ15mm400圈)。

但是現有光纖材料仍需要更加寬的帶寬和更低的噪聲以及更易于增加激光發射和光放大的方向進行拓展。

發明內容

本發明針對上述存在的問題采用以下技術方案: