半导体量子点掺杂光涡旋光纤放大器关键制备技术研究

基本信息
批准号:61675125
项目类别:面上项目
资助金额:65.00
负责人:商娅娜
学科分类:
依托单位:上海大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘奂奂,杨俊锋,习聪玲,汪占兵,吴焰,吕龙宝
关键词:
光纤放大器光涡旋轨道角动量半导体量子点
结项摘要

Based on the demand of the new generation optical-vortex-multiplexing fiber communication system for all-fiber relay amplification technology, this project proposes investigating the key fabrication technologies of semiconductor-quantum-dots-doped optical vortex fiber amplifier, by using quantum dots, such as PbS and PbSe etc., as the dopant material of the annular core active fiber. This proposal has two advantages: first, through blue shift of the radiation spectrum caused by the quantum size effect, it can realize ultra-broadband optical amplification that covers conventional communication band (1550nm or 1310nm band); second, annular active core can support multiple orders of optical vortex modes transmission and realize equilibrium amplification of every mode at the same time. The main research contents include: building the model of optical fiber amplifier with annular core active fiber doped with quantum dots; fiber design with the requirement of equilibrium amplifying multi-order optical vortex modes; fabrication study of annular core quantum dots doped active fiber, with the emphasis on the quantum dots doped preform preparation by atom layer deposition (ALD) method, as well as the drawing method of optical vortex active fiber; finally, constructing multi-order optical vortex modes broadband optical amplifier system. The research results are expecting to be applied in ultra-broadband optical vortex modes multiple dimensional multiplexing in the future.

基于新一代光涡旋多维复用光纤通信系统对全光纤中继放大技术的需求,本项目提出以硫化铅(PbS)、硒化铅(PbSe)等量子点掺杂材料作为有源环状芯,进行半导体量子点掺杂的光涡旋光纤放大器关键制备技术研究。它有两方面的优势:第一,基于量子尺寸效应,辐射光谱产生蓝移,可实现覆盖常规通信波段(1550nm或1310nm波段)的超宽带光放大。第二,环状有源芯可支持多阶光涡旋模式复用传输,同时实现各阶光涡旋模式的均匀光放大。主要研究内容包括:理论上建立具有环状量子点掺杂有源芯的光纤放大器理论模型,研究多阶光涡旋模式均匀光放大的光纤设计问题;技术上,研究环状芯量子点掺杂有源光纤的制备技术,着重解决基于原子层沉积的半导体量子点掺杂预制棒以及光涡旋有源光纤拉制等技术问题;最终,构建出多阶光涡旋模式宽带光放大器系统,预期研究成果有望应用于未来开发超宽带光涡旋模式多维复用系统。

项目摘要

基于新一代光涡旋多维复用光纤通信系统对全光纤中继放大技术的需求,本项目提出以硫化铅(PbS)、硒化铅(PbSe)等量子点掺杂材料作为有源环形芯,进行半导体量子点掺杂的光涡旋光纤放大器关键制备技术研究。在理论上建立了基于量子点掺杂环形芯的光纤放大器理论模型,仿真研究了掺杂环形芯光纤放大器的增益特性,包括泵浦光功率、信号光功率、光纤长度、环形芯折射率以及环形芯厚度等参数对放大器增益的影响。实验上研究了量子点掺杂环形芯有源光纤的制备技术,设计并制备了PbS掺杂环形芯光纤。利用反向泵浦的方式测量了光纤的荧光谱,荧光范围为1100-1600nm。利用所制备的PbS掺杂环形芯光纤构建了涡旋光束放大器系统,实现了一阶光涡旋模式的传输及放大。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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