專利名稱：一種可調(diào)諧量子點光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種可調(diào)諧量子點光纖激光器，屬于光纖激光器領(lǐng)域，尤其涉及量子點光纖激光器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
稀土摻雜(例如鉺、銩、鐿等)的光纖放大器，由于其具有帶寬寬、增益高等特點， 使光纖放大器的性能得到了極大的提高。但是，常規(guī)稀土摻雜光纖激光器經(jīng)過多年的發(fā)展之后，天然元素?fù)诫s的光纖放大器性能幾乎達到最優(yōu)化。隨著量子點材料迅速發(fā)展，有的人工材料已經(jīng)具備了良好的、甚至是理想的吸收和輻射性能，其中人工量子點如aiSe、CdSe, HgS,ZnS和CdS等的吸收和輻射譜幾乎覆蓋了從490-2300nm很寬的波帶。此外，在制備人工量子點材料時，基于量子點的小尺寸效應(yīng)和量子限制作用，可通過人為調(diào)控量子點的尺寸來調(diào)控量子點的光致發(fā)光光譜，從而達到調(diào)控輻射峰的峰值波長位置的目的。通過不同類型的摻雜，還可整體移動吸收和輻射譜等等。這些優(yōu)越特性是天然元素?zé)o法達到或無法具備的。因此，實現(xiàn)采用人工量子點材料的光纖放大器，是一個十分有研究價值的課題。可調(diào)諧量子點光纖激光在光纖通信、激光光譜學(xué)、激光生物、光量子學(xué)、納米科技和照明娛樂等方面具有非常廣泛的用途，同時也為下一代光學(xué)信息系統(tǒng)的研究奠定了基石。量子點是一種具有強三維量子限制效應(yīng)的典型低維體系，其在三個維度上都與電子德布羅意波相當(dāng)，使其載流子態(tài)密度呈現(xiàn)δ函數(shù)特性，能級結(jié)構(gòu)與原子分子類似的分立能級。新型的量子點自組織生長技術(shù)，是在應(yīng)變外延生長過程中，使所形成量子點材料的原子按照S-K模式自發(fā)成島的自組裝現(xiàn)象，可用于藍光和紫光半導(dǎo)體激光器。由于量子點的能級分立特性和量子點的量子限域效益和小尺寸效應(yīng)，其發(fā)射峰可以根據(jù)量子點尺寸進行調(diào)諧，這一優(yōu)勢為使其成為產(chǎn)生可調(diào)諧全光譜的有效手段。量子點是一種有潛力的納米尺度半導(dǎo)體，具有寬的吸收光譜和較寬的發(fā)射光譜，并可通過其尺寸來調(diào)諧發(fā)光峰值波長；量子點具有顯著的工藝優(yōu)點，與傳統(tǒng)的產(chǎn)生紅、綠、藍色熒光物質(zhì)相比，量子點制作溫度較低，制作時間也較短，特別是通過調(diào)諧量子點尺寸，可以控制其發(fā)射波長。從量子點上取出一個電子，或?qū)⒁粋€電子放到量子點上，所需要的能量取決于量子點的大小和量子點上已有的電子數(shù)。量子點器件的工作依靠量子力學(xué)隧道效應(yīng)，由于電子隧道運動比漂移和擴散運動快，因而量子點器件的性能比傳統(tǒng)器件好。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種可調(diào)諧量子點光纖激光器。該激光器能夠?qū)崿F(xiàn)可調(diào)諧激光輸出，而且具有結(jié)構(gòu)簡單、運轉(zhuǎn)穩(wěn)定等特點。本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)由半導(dǎo)體激光器(1)、波分復(fù)用耦合器O)、 量子點摻雜光纖(3)、環(huán)形器0)、光纖光柵( 和激光輸出端(6)組成；波分復(fù)用耦合器 ⑵的信號輸入端接半導(dǎo)體激光器(1)，輸出端接量子點摻雜光纖(3)，量子點摻雜光纖(3)接環(huán)形器的反射端，環(huán)形器的透射端接光纖光柵(5)，光纖光柵( 透射端接激光輸出端(6)；所述的一種可調(diào)諧量子點光纖激光器，其特征在于摻雜進光纖的量子點為核-殼結(jié)構(gòu)的CdSe/a^e或CcKe/ZnS或CcKe/CdS或CdS/ZnS或CdS/HgS的量子點，量子點的大小范圍為2nm-6nm。所述的一種可調(diào)諧量子點光纖激光器，其特征在于使用光纖光柵作為反射腔鏡組成光纖激光器的環(huán)形諧振腔，結(jié)合腔內(nèi)泵浦光源激發(fā)量子點光纖發(fā)射特定顏色光，多次反饋之后形成激光輸出。所述的一種可調(diào)諧量子點光纖激光器，其特征在于所述的光纖光柵是滿足諧振波長的各種典型波長光纖布拉格光柵構(gòu)成的寬帶布拉格反射器，或者是啁啾光纖光柵。本實用新型的工作原理是半導(dǎo)體藍光激光器發(fā)出的藍光作為泵浦光通過波分復(fù)用器耦合入射到作為增益介質(zhì)的量子點摻雜光纖，受到藍光藍光激發(fā)，量子點能產(chǎn)生光致發(fā)光現(xiàn)象，光致發(fā)光的波長與量子點材料和量子點尺寸相關(guān)，如采用核殼結(jié)構(gòu)的Cdk/ZnS 或Cdk/CdS或CdS/ZnS或CdS/HgS等量子點，其被藍光激發(fā)時，其光致發(fā)光光譜可根據(jù)量子點的尺寸可在整個可見光區(qū)進行調(diào)諧；并且，由于量子點的分立能級特性，其光致發(fā)光半寬度非常窄，一般不超過20nm，通常情況下平均半寬度為IOnm左右，因此，可以通過選擇適當(dāng)材料和尺寸的量子點摻進光纖，該光纖可以是單模/多模石英光纖或聚合物光纖，也可以是光子晶體光纖，便可以實現(xiàn)一定中心波長的窄線寬發(fā)射光。這些光致發(fā)光被由兩組光纖光柵(該光纖光柵是滿足諧振波長的各種典型波長光纖布拉格光柵構(gòu)成的寬帶布拉格反射器，也可采用啁啾光纖光柵)組成的環(huán)形諧振腔多次反射和增益，達到閾值后，由透射端實現(xiàn)窄線寬激光輸出。通過調(diào)節(jié)量子點的尺寸，并且光纖光柵組中有諧振波長為該出射激光波長的光纖光柵，以此來實現(xiàn)出射激光的可調(diào)諧性。

圖1是本實用新型的一種可調(diào)諧量子點光纖激光器的示意圖；圖2是本實用新型的不同尺寸量子點被藍光激發(fā)時的光譜圖；圖3是本實用新型的摻雜大小為4. Onm的核-殼結(jié)構(gòu)CdSe/S^e量子點后的光纖激光器輸出激光光譜圖。
具體實施方式
參照圖1，本實用新型所述的一種可調(diào)諧量子點光纖激光器由半導(dǎo)體激光器(1)、 波分復(fù)用耦合器O)、量子點摻雜光纖(3)、環(huán)形器G)、光纖光柵(5)和激光輸出端(6)組成；波分復(fù)用耦合器的信號輸入端接光纖光柵，泵浦輸入端接半導(dǎo)體藍光激光器，輸出端接量子點摻雜光纖，量子點摻雜光纖再接環(huán)形器的反射端，透射端為激光輸出端。其中量子點摻雜光纖中的量子點采用核-殼結(jié)構(gòu)的CdSe/a^e量子點，量子點的大小為4nm。光纖光柵是滿足諧振波長的典型波長光纖布拉格光柵構(gòu)成的寬帶布拉格反射器。圖2描述的是不同尺寸核殼結(jié)構(gòu)的CdSe/a^e量子點受藍光激發(fā)時的光致發(fā)光光譜圖。從圖中可以看出，如被藍光激發(fā)時，核-殼結(jié)構(gòu)的CdSe/ZnSe量子點在大小為2. 2,2. 7,3. 2,3. 4,3. 7,3. 8,4. 0 和4. 8nm時分別發(fā)射峰值波長分別位于510、540、555、580、585、590、595和620nm。圖4是本實例選用大小為4. Onm的核-殼結(jié)構(gòu)CdSe/a^e量子點摻雜進普通單模石英光纖，經(jīng)過藍光半導(dǎo)體激光器激發(fā)后，產(chǎn)生595nm的橙紅光，經(jīng)過環(huán)形器和光纖光柵的反射、增益和選頻作用下，輸出的光譜圖。
權(quán)利要求1.一種可調(diào)諧量子點光纖激光器，由半導(dǎo)體激光器(1)、波分復(fù)用耦合器O)、量子點摻雜光纖(3)、環(huán)形器G)、光纖光柵( 和激光輸出端(6)組成；波分復(fù)用耦合器( 的信號輸入端接半導(dǎo)體激光器(1)，輸出端接量子點摻雜光纖(3)，量子點摻雜光纖C3)接環(huán)形器的反射端，環(huán)形器的透射端接光纖光柵(5)，光纖光柵( 透射端接激光輸出端 (6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)諧量子點光纖激光器，其特征在于摻雜進光纖的量子點為核-殼結(jié)構(gòu)的CdSe/a^e或CcKe/ZnS或CcKe/CdS或CdS/ZnS或CdS/HgS的量子點，量子點的大小范圍為2nm-6nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)諧量子點光纖激光器，其特征在于使用光纖光柵作為反射腔鏡組成光纖激光器的環(huán)形諧振腔，結(jié)合腔內(nèi)泵浦光源激發(fā)量子點光纖發(fā)射特定顏色光，多次反饋之后形成激光輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)諧量子點光纖激光器，其特征在于所述的光纖光柵是滿足諧振波長的各種典型波長光纖布拉格光柵構(gòu)成的寬帶布拉格反射器，或者是啁啾光纖光柵。
專利摘要一種可調(diào)諧量子點光纖激光器，由半導(dǎo)體激光器(1)、波分復(fù)用耦合器(2)、量子點摻雜光纖(3)、環(huán)形器(4)、光纖光柵(5)和激光輸出端(6)組成；波分復(fù)用耦合器(2)的信號輸入端接半導(dǎo)體激光器(1)，輸出端接量子點摻雜光纖(3)，量子點摻雜光纖(3)接環(huán)形器(4)的反射端，環(huán)形器(4)的透射端接光纖光柵(5)，光纖光柵(5)透射端接激光輸出端(6)；本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、易于制造，可廣泛用于光纖技術(shù)的各個領(lǐng)域。
文檔編號H01S3/067GK201985423SQ20112008578
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者葉蘭芝, 周占春, 沈天禛, 沈常宇, 牟晟, 王科, 蔣曄婷, 鐘川 申請人:中國計量學(xué)院