CdSe/ZnS和PbSe量子点光纤及光纤放大器研究进展

近年来,纳米晶体(量子点)以及量子点光纤、量子点光纤放大器成为一个研究热点。介绍了CdSe/ZnS和PbSe量子点的光谱特性以及量子点的吸收-辐射截面,表明量子点具有强的吸收和发射。总结了低浓度和较高浓度CdSe/ZnS量子点掺杂光纤、熔融法及溶胶凝胶法制备PbSe量子点光纤材料的最新研究进展,分析了两种方法制备量子点光纤材料的优缺点,概述了PbSe量子点光纤放大器的研究近况,展望了量子点光纤的应用前景。     

CdSe/ZnS量子点掺杂聚合物光纤放大器增益特性分析

提出了一种半导体量子点CdSe/ZnS掺杂聚合物光纤放大器。测量了CdSe/ZnS量子点吸收和发射光谱,采用二能级结构和速率方程的方法,全面描述了CdSe/ZnS量子点掺杂聚合物光纤放大器的增益性能。计算了放大器增益随量子点掺杂光纤长度、量子点掺杂浓度和信号光强度的变化,给出了不同泵浦光强条件下的增益谱线及半高全宽。结果表明,在mW量级的泵浦条件下,CdSe/ZnS量子点掺杂聚合物光纤放大器可获得35dB以上的增益,获得相同增益所需泵浦光强度只有同类型染料掺杂聚合物光纤放大器的万分之一。泵浦光强与量子点掺杂浓度之间存在最佳对应关系,单位泵浦功率激发的最佳量子点数为6.33×107/mW。在室温下,CdSe/ZnS量子点掺杂聚合物光纤放大器具有550nm～610nm的带宽,含盖了聚合物光纤的低损窗口。     

基于空气悬浮芯微结构光纤的高灵敏度荧光检测系统

当空心微结构光纤纤芯的尺寸和波长相近时,光在纤芯中的传输大大增强,并会在纤芯周围产生很强的倏逝场。报道了一种新型的纤芯直径仅为2μm的空气悬浮芯微结构光纤,该光纤通过薄片堆积法拉制而成,具有大倏逝场和微米级孔径的单元结构,在532nm波长处的损耗为0.16dB/cm,非常适合用于生化物质的传感探测。以该光纤作为传感探针,结合激光技术搭建了一套简易的荧光光谱探测系统,使用此系统对纳升量级的生物荧光标记材料CdTe/CdS/ZnS量子点进行荧光探测分析。利用该系统可探测荧光量子点的极限约为1nmol/L,相当于3.78×107个量子点,实现了高灵敏度、快速探测。基于空气悬浮芯微结构光纤的荧光检测系统为量子点标记的生物材料的灵敏检测提供了新的方法和思路。     

纳米晶体PbSe的吸收光谱特性及光纤掺杂工艺

测量了直径为5.5nm的人工纳米晶体(量子点)PbSe的近红外吸收光谱.根据量子点浓度、量子点粒度以及Beer-Lambert定律,确定了其吸收截面的峰值.研究了实验室量子点光纤样品制备的掺杂工艺,初步探索出抽真空法、注射法、毛细渗透法几种较为可行的掺杂方案.研究了适合于用作量子点光纤纤芯的材料,得到了一种与普通石英光纤折射率非常接近的硅酸溶胶.     

纳米晶体PbSe的吸收光谱特性及光纤掺杂工艺

测量了直径为5.5nm的人工纳米晶体(量子点)PbSe的近红外吸收光谱.根据量子点浓度、量子点粒度以及Beer-Lambert定律,确定了其吸收截面的峰值.研究了实验室量子点光纤样品制备的掺杂工艺,初步探索出抽真空法、注射法、毛细渗透法几种较为可行的掺杂方案.研究了适合于用作量子点光纤纤芯的材料,得到了一种与普通石英光纤折射率非常接近的硅酸溶胶.     

双粒度CdSe/ZnS掺杂量子点薄膜的反射式荧光温度传感器

设计了一种双粒度CdSe/ZnS掺杂量子点薄膜的反射式荧光温度传感器。以发射波长分别为540nm和610nm的CdSe/ZnS掺杂量子点薄膜作为核心器件,研究了其光致发光光谱的峰值波长、量子点带隙、峰值强度和自参考光谱强度等参量随温度的变化特性。结果表明,在30~100℃的测量范围内,掺杂量子点薄膜的光致发光光谱峰值强度随着温度的增加而逐渐减小;峰值波长、量子点带隙和自参考光谱强度与温度均呈线性关系;峰值强度与温度呈指数规律关系;证明了自参考光谱强度在升温与降温的过程中具有较好的稳定性;峰值波长随温度升高出现红移,平均灵敏度可达到0.055nm/℃。     

光子带隙光纤中纤芯环掺杂对传输特性的影响

为了研究光子带隙光纤中纤芯环掺杂浓度的百分比对光纤传输特性的影响,利用全矢量有限元法在纤芯环掺杂浓度的百分比为1%～5%的条件下对7孔光子带隙光纤纤芯环掺杂和19孔光子带隙光纤纤芯环掺杂两种结构进行了仿真,比较了两种结构的纤芯模能量分布曲线,并且给出了19孔光子带隙光纤在不同的纤芯环掺杂浓度的百分比下,光纤带宽、色散、有效模面积和有效折射率的分布曲线图。结果表明,19孔光子带隙光纤比7孔光子带隙光纤具有更强的限光能力,且纤芯环掺杂浓度的百分比对光子带隙光纤的传输性能有显著的影响。     

掺Ge石英纤芯光纤的耐辐照实验

研究了不同掺杂的光纤在辐照后引起的损耗增加,进而分析了掺Ge石英纤芯光纤的不同掺杂成分对其耐辐照性能的影响,提出最佳耐辐照掺Ge石英纤芯光纤的设想:包层掺F纤芯掺Ge的石英光纤,其中P的质量分数不超过0.5%,OH-含量在3×10-6以下,Cl的质量分数控制在0.9%左右。     

基于液相掺杂的低损耗近等厚芯层掺稀土光纤

过高的纤芯损耗和纤芯折射率非均匀性严重制约了掺稀土光纤在高功率光纤激光器中的应用,提出一种基于液相掺杂的低损耗近等厚芯层掺稀土光纤的工艺方法。结合改良的化学气相沉积(MCVD)溶液掺杂法制备了含有多层疏松层的掺稀土光纤预制棒,理论分析了光纤预制棒缩棒前、后芯层差的变化原理,采用流量递减沉积工艺降低了缩棒后不同芯层之间的厚度差,并通过优化脱水工艺有效降低了多层疏松层中残留水分的含量。实验结果表明:制备的掺稀土光纤在1380 nm波长处的纤芯损耗仅为9.1 dB/km,有效降低了掺稀土光纤的纤芯损耗和折射率非均匀性。     

掺锗微结构光纤的非线性特性研究

由于二氧化锗材料的非线性折射率高于石英,因此可以通过在纤芯中掺杂二氧化锗来进一步提高纯硅微结构光纤的非线性系数.采用全矢量有限单元方法,本文理论计算和分析了纤芯掺杂微结构光纤的非线性系数、模场分布、色散等特性.结果表明,在几乎不影响模场分布和色散的情况下,光纤非线性系数得到了大幅提高.此外,还讨论了掺杂浓度和掺杂半径对光纤非线性系数的影响.     

中红外光纤激光器的研究进展

中红外光纤激光器因其特殊的输出波长和良好的光束质量,在军事、大气通信、生物医疗等领域有着广泛的应用前景。从不同掺杂稀土离子的角度介绍了氟化物玻璃和硫化物玻璃中红外光纤激光器的工作原理和结构,并阐述了国内外最新的研究进展。同时,介绍了本研究小组在中红外光纤激光器方面的研究工作及取得的最新成果。最后,对中红外光纤激光器的发展前景进行了展望。     

极宽频带光纤和极宽频带通信系统

比较了关于光子晶体光纤的水平论述和关于靶向设计的极宽频带三包层单模光纤的观点。基于宏观麦克斯韦方程建立物理模型,提出了靶向设计方法。估算了极宽频带三包层单模光纤批量生产可以接受的公差。研究了服务于宽带中国国家战略的极宽频带光纤和极宽带通信系统。讨论了我国光纤产业的三项目标。     

分布式掺铒光纤放大器的理论分析

给出了一种分析分布式掺铒光纤放大器的理论方法，可以对放大器的信号增益和泵浦吸收进行分析，并能够为分布式掺铒光纤放大器的设计提供理论依据。通过推导得出了基本公式，并就一些特殊情况作了讨论。该方法适用于１４８０ｎｍ和９８０ｎｍ泵浦的放大器系统。     

均匀干涉场中的啁啾光纤光栅的成栅技术

从改变有效折射率、光栅常数及同时改变有效折射率与光栅常数三个方面介绍啁啾光纤光栅成栅技术,并分析讨论每种技术的特点。     

河北移动综合业务引入光纤配比模型探讨

提出了河北移动城市光纤网络建设的总体策略,引出了综合业务引入光纤配比的两种不同的方式以及光缆交接箱和用户光纤及光缆的选择策略,在此基础上提出了基于客户数量和客户业务种类的方式来建光纤配比模型及相关的计算公式.     

利用普通熔融拉锥机实现光子晶体光纤拉锥

光子晶体光纤的拉锥是实现光子晶体光纤潜在应用价值的重要技术手段。通过优化普通光纤拉锥机的参数,利用"快速低温"拉锥法有效控制了光子晶体光纤空气孔的相对塌缩。实验中实现了两种不同光子晶体光纤的拉锥,光纤外径分别从原来的125μm拉锥到50μm和30μm,光纤的孔直径和孔间距之比基本保持不变,拉锥损耗小于0.4 dB。基于普通熔融拉锥机的光子晶体光纤低损耗拉锥为光纤器件的制作奠定了基础。     

光纤通信技术讲座--(二):光纤传输原理、特性和应用

首先介绍光纤结构和类型,然后阐述光纤传输的原理、特性和应用.     

结构稳定的掺Er3+光纤环形腔激光器

报道了一种腔体结构稳定的掺Er3+光纤环形腔激光器的激光输出特性。用976nm半导体激光器作为泵浦源,采用偏振不灵敏型光纤隔离器(P-InsensitiveISO,环形腔内分别采用和不采用光纤偏振控制器),产生了最大功率为0.94mW和0.33mW,波长分别为1.5581μm,1.536μm稳定的激光输出。     

光子晶体光纤的现状和发展

光子晶体光纤(PCFs)具有很多在传统光纤中无法实现的特性,成为近些年光学和光电子学的研究热点.对光子晶体光纤十几年的发展历史进行了简要的回顾,介绍了光子晶体光纤领域中的一些基本概念,光子晶体光纤的分类及光子晶体光纤的制备工艺.重点论述了光子晶体光纤的无限截止单模传输特性,可调节的色散特性,大模面积特性,高双折射特性和高非线性特性及其在非线性光学和光子晶体光纤激光器等方面的应用,并对发展前景进行了展望.     

掺Nd石英光纤的910nm光纤激光和超荧光

用514.5nmAr离子激光泵浦掺Nd石英单模光纤,通过抑制1080nm的发射,取得了910nm波段的光纤激光和超荧光输出.光纤激光的最大输出功率为1.4mW,斜率效率为2.5%.光纤超荧光的最大输出为0.4mW.比较了在单程和双程构置情况下910nm和1080nm超荧光输出间的关系.实验还研究了在同一构置中光纤输出从超荧光到振荡激光的变化过程.