高浓度掺杂CdSe/ZnS量子点光纤光谱特性的研究

论文摘要

随着光纤通信的飞速发展，密集波分复用系统(DWDM)对光纤放大器带宽和平坦增益特性的要求越来越高。光纤放大器以光纤为基底，因此高性能光纤的研制极其重要。半导体纳米材料量子点是一种人造材料，由于量子尺寸效应，其辐射和吸收峰值波长、谱的半高全宽可调等特点，使得近年来量子点受到人们的极大关注。将半导体量子点作为光的增益或放大介质应用于石英光纤，构成量子点光纤，并应用到量子点光纤放大器（QDFA)中，对宽带光纤通信具有很大的作用。本文着重研究在较高掺杂浓度下掺杂光纤中的光致荧光峰值强度的变化。其研究工作主要从以下几方面开展：(1)测量了CdSe/ZnS量子点胶体的吸收谱和辐射谱,以便与量子点在掺入光纤之后的光谱特性做一比较。(2)估计了实验所需的量子点掺杂浓度范围,并在较高浓度下（(0.10~10) mg/mL）制备了CdSe/ZnS量子点掺杂光纤，测量了不同掺杂浓度和不同光纤长度下的量子点光纤光致荧光光谱,得到了荧光峰值增益最大时的量子点掺杂浓度和光纤长度。(3)对473 nm激励光强随光纤长度的变化进行测量分析,确定了CdSe/ZnS量子点的消光系数。(4)观测了随掺杂浓度和光纤长度变化的PL峰值波长红移,讨论了红移的原因以及量子点表面缺陷态发光的影响等。本文的研究结果可为今后量子点光纤放大器的研制提供有力的支持。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 光纤及光纤技术的发展
• 1.1.1 光纤技术的发展
• 1.1.2 光纤简介
• 1.2 几种新型特种光纤的简介
• 1.2.1 保偏光纤
• 1.2.2 色散补偿光纤
• 1.2.3 双包层光纤
• 1.2.4 微结构光纤
• 1.2.5 稀土掺杂光纤
• 1.3 光纤的制备工艺
• 1.3.1 MCVD 工艺简述
• 1.3.2 OVD 工艺
• 1.3.3 VAD 工艺
• 1.3.4 PCVD 工艺
• 1.4 本研究项目的目标和意义
• 1.5 本文结构
• 第二章 CdSe/ZnS 量子点掺杂光纤
• 2.1 量子点简介
• 2.1.1 量子点的基本概念
• 2.1.2 量子点的结构
• 2.1.3 量子点的光谱特性
• 2.1.4 量子点的应用
• 2.2 CdSe/ZnS量子点
• 2.2.1 CdSe/ZnS量子点的结构
• 2.2.2 CdSe/ZnS量子点的表征
• 2.3 CdSe/ZnS量子点掺杂光纤的制备
• 2.3.1 CdSe/ZnS量子点胶体的制备
• 2.3.2 空芯光纤灌装方法
• 2.3.3 量子点掺杂光纤的封装
• 2.4 本章小结
• 第三章 CdSe/ZnS量子点掺杂光纤光致荧光光强的测量
• 3.1 实验材料及仪器
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验仪器
• 3.2 实验过程
• 3.2.1 CdSe
• 3.2.2 光谱的测量
• 3.3 量子点掺杂浓度的估计
• 3.4 不同掺杂浓度下的PL 光谱
• 3.5 本章小结
• 第四章 较高掺杂浓度下
• 4.1 P L 峰值强度增益与掺杂光纤长度的关系
• 4.1.1 光纤中激励光强的变化
• 4.1.2 CdSe/ZnS量子点消光系数和吸收截面的计算
• 4.2 PL 峰值强度增益与掺杂浓度的关系
• 4.3 PL 光谱中的其它谱峰
• 4.4 红移现象
• 4.5 本章小结
• 第五章 量子点光纤的应用
• 5.1 量子点光纤放大器
• 5.1.1 QDFA 的工作原理
• 5.1.2 QDFA 的能级模型
• 5.2 本章小结
• 第六章 本文的工作与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目
• 发表的论文
• 参加的科研项目