由于纳米尺寸量子点中的电子和空穴在三维空间上的受限运动,其能带和光学发射谱变得离散。因此,量子点表现出一些特殊的性质,例如荧光辐射增强、具有更大的斯托克斯平移以及生物兼容性更好。这些性质使得量子点在近年来被广泛关注,并且在量子点激光器、量子点太阳能电池、高速全光逻辑器件以及量子点LED等的应用领域展示出了潜在的优势。在Ⅳ-Ⅵ族材料中,PbSe是其中一种量子点,其激子波尔半径较大(-46nm),因而具有量子局限性强、量子产率极高以及荧光发射波长几乎覆盖整个近红外波段(1000-2300nm)等的特点。在本文中,细致的研究了PbSe量子点掺杂的光纤激光器(QDFL)。为了获得合适的PbSe量子点的吸收截面,我们先用Matlab反向传输神经网络和米氏散射理论预测了1240-2230nm波长范围内PbSe量子点的吸收。然后建立了一个PbSe量子点掺杂单模光纤激光器的计算动力学模型,利用遗传算法对其泵浦波长、光纤长度、掺杂浓度和出射镜反射率进行了优化。实验已经报道了钠硼铝硅酸盐玻璃中的PbSe量子点在550摄氏度退火后,其吸收和发射峰值的波长分别为1566nm和1676nm。对于1566nm,我们利用σ(λ)=α(λ)/Np公式计算出它的吸收截面为2.98×10-20m2。再进一步,根据200-1240nm波长范围内的已知数据,我们利用Matlab BP神经网络对1240-2230nm波长范围内PbSe量子点光纤激光器的折射率和吸收率进行了预测。利用这些预测值,我们计算了1566nm处的吸收截面,其值为6.71×10-20m2,这与根据实验计算所得值在数量级上保持了一致。基于高温熔融法实验和遗传算法理论,本文还提出了PbSe量子点掺杂光纤激光器,并数值求解了其速率方程和线性谐振腔中的激光震荡方程。泵浦波长λp、光纤长度L、掺杂浓度N和出射镜反射率R2这些变量的值由遗传算法确定。定义泵浦效率后,泵浦功率具有一个明显的阈值(2W)。当泵浦功率高于2W后,1676nm输出波长的激光器最大输出功率达1.36W,泵浦效率为68%。利用上述λp、L和R2变量,优化掺杂浓度可以表示为Pm(N)=po exp(一Nth/(N+C))(这里Nth为掺杂浓度阈值,Pm为最大输出功率,P0是输出功率初始值)。从中可以看出当掺杂浓度N<0.1×1021m-3时,激光功率增加缓慢；当N增加至0.1×1021m-3到5×1021m-3之间时,激光功率呈指数增加；当N5×1021m-3时,激光功率达到饱和。然而,光纤长度随掺杂浓度的增加而减小,即,掺杂浓度越高,饱和光纤长度越短。据此,我们可以有如下总结：PbSe量子点被掺入到钠硼铝硅酸盐玻璃中并在500摄氏度下进行热处理。之后,我们将其拉成一光纤,这样的量子点掺杂光纤激光器与传统的稀土离子(Yb3+、Er3+)掺杂激光器相比较,具有泵浦效率高、激励阈值低、掺杂浓度可调、光纤饱和长度短等特点。并且由于量子点辐射波长的尺寸依赖,提出的量子点光纤激光器容易形成多波长激射或波长可调,成为一种新型的激光器。