[發明專利]基于介孔二氧化硅和硫化鉛量子點結合的光纖放大器及其制備方法

有效

• 申請號: 202110245040.2
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN113176629B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 孫曉嵐;范美端;嚴鈺楊;周爽
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G02B6/122
• 分類號: G02B6/122;G02B6/13;C09K11/02;C09K11/66;B82Y20/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

本發明提供一種基于介孔二氧化硅和硫化鉛量子點結合的光纖放大器及其制備方法。本光纖放大器包括光纖、硫化鉛量子點和二氧化硅；所述二氧化硅為介孔二氧化硅，所述硫化鉛量子點均勻吸附在二氧化硅表面；所述二氧化硅連接在所述光纖上；本發明還提供上述光纖放大器的生產方法。本發明的一種光纖放大器，使用介孔二氧化硅作為硫化鉛量子點的載體，從增多光纖上硫化鉛量子點的含量，以及確保硫化鉛量子點在光纖上的均勻程度；本發明的光纖放大器的生產方法，使用浸泡法，使光纖錐區結合了較多的量子點。

技術領域

本發明涉及通訊裝置領域，尤其是指一種基于介孔二氧化硅和硫化鉛量子點結合的光纖放大器及其制備方法。

背景技術

光纖放大器是高速光纖通信系統中的關鍵器件之一，隨著通信技術的不斷發展，通信系統對光纖放大器的性能要求越來越大，其中常見的光纖放大器為稀土摻雜光纖放大器，利用稀土的性質來提高光纖放大器的性能，但是稀土摻雜放大器受限于摻雜的稀土元素的性質，導致光纖放大器的帶寬較小，另外由于稀土元素成本高昂，導致光纖放大器的制造成本隨之增大。

為了克服上述技術問題，近年來新型半導體量子點式光纖放大器的研發成為主要科研方向，開發出高性能的半導體量子點式光纖放大器的對于全光網絡的發展具有重大意義，半導體量子點式光纖放大器是利用硫化鉛量子點具有量子限閾效應，通過調整量子點的尺寸，即可使得量子點熒光光譜處于0.8-1.8μm，實現光纖放大器的通信波段的信號增益，以彌補稀土摻雜光纖放大器所無法覆蓋到的波段。

目前將量子點與光纖結合起來方法包括用ALD將量子點沉積到光纖上和將量子點摻雜到光纖上，但用ALD將量子點沉積到光纖上的方法所要求的生產溫度較高，而高溫會破壞量子點，導致生產出來的光纖放大器性能不穩定；而將量子點摻雜到光纖上的方法，對于量子點的均勻摻雜不好控制，且光纖最后附著的量子點的量很少。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于介孔二氧化硅和硫化鉛量子點結合的光纖放大器及其制備方法，使用介孔二氧化硅作為硫化鉛量子點的載體，從增多光纖上硫化鉛量子點的含量，以及確保硫化鉛量子點的均勻程度。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于介孔二氧化硅和硫化鉛量子點結合的光纖放大器，包括光纖、硫化鉛量子點和二氧化硅；所述二氧化硅為介孔二氧化硅，所述硫化鉛量子點均勻吸附在二氧化硅表面；所述二氧化硅設置在所述光纖上。

本發明的另一目的是提供一種上述光纖放大器的制備方法，包括以下步驟：

(1)制備硫化鉛量子點；

(2)制備含硫化鉛量子點的介孔二氧化硅；

(3)羥基化光纖錐區；

(4)將步驟(3)中的光纖錐區浸泡到含(2)的介孔二氧化硅的溶液中；

(5)取出光纖錐區。

優選地，步驟(1)中，制備硫化鉛量子點的步驟包括：

(1.1)取0.01-0.10g的單質硫和5.0-10mL油胺放入圓底燒瓶，密封圓底燒瓶；向圓底燒瓶通入N₂進行鼓泡除氧；將圓底燒瓶浸沒100-130℃油浴中,加熱10-30min，備用；

(1.2)取2.0-3.0gPbCl2和5-10mL OLAm放入圓底燒瓶，密封圓底燒瓶；通入N₂進行鼓泡除氧；將圓底燒瓶浸沒100-130℃油浴中，加熱20-40min，備用；

(1.3)取2-3mL S-OLAm儲備液，將其快速注入到PbCl₂-OLAm溶液中,在100-130℃加熱5-10min；

(1.4)將(1.3)的溶液中加入10-30mL正己烷以終止反應；