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光纤放大器是高速、大容量光纤通信网络中最重要的部件之一,随着DWDM信道不断增加以及FTTH的广泛应用,光纤放大器向宽带宽、高增益、低噪声的方向发展。
本文介绍了基于半导体量子点的特性、结合光纤渐逝波耦合器,研制的一种新型的放大光纤——渐逝波耦合半导体量子点放大光纤,它将以溶液形式的硫化铅(PbS)半导体量子点材料沉积于耦合器熔锥区,信号光和泵浦光通过渐逝波共同与半导体量子点材料相互作用,实现光的放大作用。
论文中,首先介绍了光放大器技术的发展状况,阐述了目前一些提高光放大器性能方法的优缺点,并简要地描述了当今纳米材料和纳米科技的发展状况,进而,引出了本文课题,接着从理论上分析了单模光纤渐逝波的原理,推导出光纤渐逝波的透入深度与包层折射率的关系。在研究了各种纳米微粒制备方法的基础上,应用反胶束法制备了PbS纳米级半导体材料,并对粒子特性和光谱特性进行了测试和分析。用量子理论研究半导体量子点材料的能带结构及其载流子的输运过程和放大机理,确定量子尺寸效应对光放大的影响,建立了其载流子的运动模型,根据二能级速率方程和光传输方程,得到一个可以用来计算放大光纤增益的简单表达式,再制备出渐逝波耦合半导体量子点放大光纤,并对其放大增益特性进行了测试,在输出功率为30mw的980nm半导体泵浦激光器的作用下,在1310nm处实现了大于4dB的光增益。
文中最后对本课题的工作做了总结,指出了有待提高和发展的方向,并对该渐逝波耦合半导体量子点放大光纤的前景作了积极的预测。