【摘 要】
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随着信息传递需求的增加,提高光纤放大器带宽成为近些年来重要的研究方向之一。目前商用稀土掺杂光纤放大器仅覆盖光纤通信中某一波段,针对近红外波段甚至近中红外波段的宽带光纤放大器更为稀缺。半导体量子点具有较强的量子限域效应,在红外波段可以实现可调谐宽带荧光,为解决这一问题提供了新思路。本文通过管内熔融法制备了具有中红外可调谐宽带荧光的PbSe量子点玻璃光纤,有望作为空间激光通信系统的新型光纤增益材料;然
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随着信息传递需求的增加,提高光纤放大器带宽成为近些年来重要的研究方向之一。目前商用稀土掺杂光纤放大器仅覆盖光纤通信中某一波段,针对近红外波段甚至近中红外波段的宽带光纤放大器更为稀缺。半导体量子点具有较强的量子限域效应,在红外波段可以实现可调谐宽带荧光,为解决这一问题提供了新思路。本文通过管内熔融法制备了具有中红外可调谐宽带荧光的PbSe量子点玻璃光纤,有望作为空间激光通信系统的新型光纤增益材料;然后以PbS量子点玻璃光纤为例,通过优化玻璃熔融和热处理制度,成功降低量子点玻璃光纤的损耗,为实现红外宽带荧光光纤放大器奠定基础;最后通过将PbS量子点和BaF2:Tm3+纳米晶的荧光复合,拓宽了光纤荧光带宽和荧光波段,实现从1.0μm到2.6μm的近中红外宽带荧光发射。本论文取得的主要成果如下:（1）通过熔融淬冷法制备了PbSe量子点玻璃,并通过热处理获得了1900-2800nm内的宽带可调谐荧光。通过热学性能测试,以PbSe量子点玻璃作为芯层,选择K9玻璃作为包层,通过管内熔融法制备了PbSe量子点玻璃光纤。结构测试表明了PbSe量子点玻璃光纤芯/包结构完整。通过热处理,在PbSe量子点玻璃光纤中获得了1900-2800 nm内的宽带可调谐荧光,光纤损耗为17.19 d B/m。（2）以管内熔融法制备PbS量子点玻璃光纤为例,探究降低光纤损耗工艺。在玻璃熔制时利用干燥气体鼓泡法,去除玻璃中微小气泡和羟基,降低光纤中杂质吸收;对光纤芯/包层尺寸进行设计,制备单模光纤,减小模间色散;通过探究热处理制度,控制PbS量子点的尺寸分布,减小瑞利散射和量子点间的重吸收。最终将PbS量子点玻璃光纤损耗降低至9.23 d B/m,并在1310 nm和1530 nm处实现宽带ASE发射。（3）通过熔融淬冷法制备了PbS量子点和BaF2:Tm3+纳米晶复合玻璃,利用PbS量子点和Tm3+的发光复合,实现了覆盖1400-2000 nm的超宽带荧光,半峰宽可达430nm,填补了PbS量子点和PbSe量子点的荧光空白波段。通过管内熔融法制备了PbS量子点和BaF2:Tm3+纳米晶复合玻璃光纤,为制备近中红外波段超宽带荧光材料提供了新思路。
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