光纤激光器具有体积小、高增益等特点,是近年来国内外光电子领域的重要研究方向之一。目前,光纤激光器主要以稀土掺杂玻璃光纤为增益介质,但是由于稀土离子外层6s、5d轨道的电子屏蔽作用,其发光峰位固定且带宽小于80 nm。所以,稀土掺杂玻璃光纤很难获得近红外宽带的荧光增益。PbS作为半导体材料,具有0.41 eV的带隙宽度、18 nm的激子波尔半径,因此PbS量子点能够得到较强的量子限域效应,并实现宽带的可调谐近红外荧光发射。本文首先制备了具有可调谐宽带近红外发光的PbS量子点掺杂玻璃,研究了玻璃中量子点之间能量传递机理与变温光谱特性,并且在量子点掺杂玻璃中探测到1550 nm光通信窗口处的光放大信号。然后利用管内熔融法解决了量子点在光纤拉制过程中不可控析晶问题,成功拉制出PbS量子点掺杂玻璃光纤,在808 nm激光激发下,获得了覆盖1000-1700 nm可调谐宽带发光,为实现宽带光纤放大器与可调光纤激光器奠定基础。本论文取得的主要成果如下:(1)通过在硅酸盐玻璃中掺入PbO和ZnS作为PbS量子点的前驱体,然后在不同温度热处理玻璃样品,得到直径为3到6 nm的PbS量子点。在460 nm激发下,获得了900-1700 nm的近红外宽带发光。对PbS量子点掺杂玻璃的发射光谱和荧光寿命进行分析,得出发光是由1S-1S本征态发光和表面缺陷态发光共同组成。通过测量PbS量子点掺杂玻璃发射光谱不同波段的荧光寿命发现量子点之间存在能量传递现象,由小尺寸量子点(宽带隙)传递到大尺寸量子点(窄带隙)。我们选定PbS量子点平均直径为5.2 nm的玻璃样品作为变温光谱的研究对象,通过发射光谱图和荧光寿命测试发现,随着测试温度从10 K升至300 K,样品的发光减弱,发光峰蓝移,寿命减小。同时,量子点本征态发光强度几乎不随测试温度而变化,缺陷态发光强度主导着总体发光强度随温度的变化。本文给出了一个随温度变化的PbS量子点电子能级模型,解释了PbS量子点掺杂玻璃的发光随温度变化的机理。激发波长能量越高,量子点掺杂玻璃的光谱半高宽展宽,寿命减小。最后,我们在PbS量子点掺杂玻璃中探测到1550 nm处的光放大信号,证明了PbS量子点掺杂玻璃有望用作光纤放大器和激光器的增益介质。(2)利用管棒法拉制PbS量子点掺杂玻璃光纤时,由于拉丝温度处于包层玻璃的软化温度点,并且远远高于量子点的析晶温度(>350 ~oC),所以,在拉丝过程中,量子点会不可避免的快速析出并长大至超过激子波尔半径,导致荧光猝灭。为了解决这个问题,我们采用管内熔融法制备PbS量子点掺杂玻璃光纤,即选用高软化温度玻璃作为包层和相对低熔融温度玻璃作为芯层,使得拉制光纤时,包层玻璃处于软化状态,而芯层玻璃处于熔融状态,然后通过快速拉丝使芯层玻璃越过析晶区,得到芯层透明不析晶的光纤,最后经过热处理,使光纤芯层均匀可控析出PbS量子点。首先,我们采用Pb S量子点掺杂硅酸盐玻璃作为芯层玻璃,商用石英玻璃作为包层玻璃,在1830 ~oC下快速拉制光纤。通过对光纤端面元素分析发现,由于拉丝温度与芯层玻璃的熔融温度相差过大(温度差超过350 ~oC),Pb和S等元素在拉丝过程中会挥发并扩散到包层玻璃中,导致光纤的光损耗过大且发光较弱。其后,我们设计了低熔点PbS量子点掺杂硼酸盐玻璃作为芯层,配合较低软化温度高硼硅玻璃在1000 ~oC下拉制光纤。从光纤端面元素分析和Raman mapping图谱中可知,芯/包层之间元素没有明显的元素迁移且PbS量子点很好的限制在芯层玻璃中。在808 nm激光激发下,得到了峰位在1000-1700 nm内可调的近红外宽带发光。但是,因为硼酸盐玻璃与高硼硅玻璃的热膨胀系数相差过大,使芯层玻璃在快速拉丝过程中受到包层玻璃的应力过大而产生裂痕,最终导致了光纤在1530 nm处的损耗超过了27 dB/m。最后,我们设计了热膨胀系数相对较小的PbS量子点硼硅酸盐玻璃作为芯层,配合热膨胀系数相对较大的K9玻璃作为包层,所得光纤在1530 nm处的损耗降至16 dB/m。