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基于CdSe/ZnS量子点掺杂的光纤及其增益特性

作　者: 林彦国
导　师: 程成
学　校: 浙江工业大学
专　业: 光学
关键词: CdSe/ZnS量子点量子点掺杂光纤二次吸收-发射光致荧光光谱红移
分类号: TN253
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

半导体纳米晶体(量子点)及其应用是当前的研究热点之一。本论文主要做了以下三方面工作:(1)探索了量子点掺杂光纤的制备方法。制备了一种CdSe/ZnS量子点掺杂光纤,测量了不同掺杂浓度和光纤长度下的量子点光致荧光光谱,得到了荧光峰值波长的红移随量子点光纤掺杂浓度和光纤长度的变化。观测对比了四种不同纤芯本底材料(UV胶、甲苯、正己烷、正癸烷)随光纤长度增加的红移,发现在不同的本底材料中,红移随光纤长度的增加的速率不同。在不同本底材料和不同的掺杂浓度下,最大红移均趋向于20nm的同一饱和值,该饱和值取决于量子点第一吸收峰的FWHM。(2)制备了一种以紫外(UV)固化胶为纤芯本底的CdSe/ZnS量子点掺杂光纤。通过测量不同掺杂浓度和光纤长度下的量子点光致荧光光谱,得到了荧光峰值强度与量子点掺杂光纤浓度和长度的关系,确定了UV胶纤芯本底下的量子点的吸收系数、合适的掺杂浓度和光纤长度。结果表明:UV胶在光纤中具有吸收小、收缩率低、与石英光纤包层折射率匹配、性能稳定等特点,是一种比较理想的实验室制备量子点光纤纤芯本底的材料。(3)制备了一种CdSe/ZnS量子点掺杂光纤放大器。采用纵向单泵浦方式,测量了不同掺杂浓度、不同光纤长度下的信号光增益。在功率为100mW、473nm波长的半导体激光器泵浦作用下,在光纤长度为7cm、量子点掺杂浓度为0.038mg/mL时,实测的波长658nm的信号光功率增益为3.8dB。本文的研究为研制量子点光纤放大器提供了必要的实验基础和理论分析,对制备高性能的量子点掺杂光纤有一定的指导和借鉴作用。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-11
第一章绪论  11-35
  1.1 半导体中的微结构和超晶格  11-25
    1.1.1 半导体中的尺寸量子化和低维电子气  11-13
    1.1.2 方形量子阱  13-19
    1.1.3 二维电子气  19-21
    1.1.4 量子线量子点低维电子气  21-25
  1.2 量子点的光学性质  25-28
    1.2.1 量子点的特殊性质简介  25-26
    1.2.2 量子点的光学特性  26-28
  1.3 CdSe/ZnS 量子点的制备及应用  28-31
    1.3.1 量子点的制备  29-30
    1.3.2 量子点的修饰  30-31
  1.4 量子点光纤激光器和放大器的发展  31-33
    1.4.1 量子点激光器  31-32
    1.4.2 量子点光纤放大器  32-33
  1.5 本论文的选题思路及主要内容  33-35
    1.5.1 本论文的选题思路  33-34
    1.5.2 本论文的主要内容  34-35
第二章 CdSe/ZnS 量子点特性及量子点光纤制备  35-45
  2.1 CdSe/ZnS 量子点简介  35-39
  2.2 CdSe/ZnS 量子点的表征及结果  39-41
    2.2.1 CdSe/ZnS 量子点的SEM 结果  39-40
    2.2.2 CdSe/ZnS 量子点的TEM 图  40-41
  2.3 量子点掺杂光纤的制备  41-45
    2.3.1 量子点掺杂光纤的固态法制备  41-42
    2.3.2 量子点掺杂光纤的液态法灌装  42-43
    2.3.3 量子点掺杂光纤的封装方法  43-45
第三章不同本底掺杂光纤 PL 光谱特性研究  45-54
  3.1 实验的目的和意义  45-46
  3.2 实验  46-47
    3.2.1 量子点掺杂光纤的制备  46
    3.2.2 掺杂光纤 PL 谱的测量  46-47
  3.3 实验结果与讨论  47-53
    3.3.1 PL 峰值波长与光纤掺杂浓度和长度关系  48-50
    3.3.2 不同纤芯本底情况下的 PL 峰值波长的红移  50-53
  3.4 结论  53-54
第四章以 UV 胶为本底的量子点光纤光谱特性研究  54-66
  4.1 实验的目的和意义  54-55
  4.2 实验装置与原理  55-56
    4.2.1 量子点掺杂光纤的制备  55
    4.2.2 掺杂光纤 PL 谱的测量  55-56
  4.3 实验结果与讨论  56-64
    4.3.1 掺杂光纤对泵浦光的吸收  58-59
    4.3.2 PL 峰值强度与掺杂光纤长度和浓度关系  59-62
    4.3.3 PL 峰值波长与掺杂光纤浓度和长度关系  62-64
  4.4 结论  64-66
第五章量子点光纤放大器的初步研究  66-74
  5.1 实验的研究目的和意义  66
  5.2 CdSe/ZnS 量子点掺杂光纤光学增益的测量  66-68
    5.2.1 实验装置与原理  66-67
    5.2.2 增益的测量  67-68
  5.3 实验结果与分析  68-73
    5.3.1 信号光增益与掺杂光纤长度的关系  70-71
    5.3.2 信号光增益和掺杂浓度的关系  71-72
    5.3.3 不同信号波长情况下的光学增益  72-73
  5.4 结论  73-74
第六章总结与展望  74-76
  6.1 全文总结  74
  6.2 研究与展望  74-76
参考文献  76-81
致谢  81-82
攻读硕士学位期间发表的论文  82

基于CdSe/ZnS量子点掺杂的光纤及其增益特性

内容摘要

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