项目名称: 基于高荧光效率窄带隙IV-VI族PbSe量子点掺杂钠铝硼硅酸盐玻璃的近红外波长可调纳晶量子点光纤激射

项目编号: No.61474100

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 程成

作者单位: 浙江工业大学

项目金额: 76万元

中文摘要: 提出并实现基于高荧光效率窄带隙IV-VI族PbSe量子点掺杂钠铝硼硅酸盐玻璃的近红外波长可调纳晶量子点光纤激射。 基于量子点约束能级的辐射跃迁理论,利用量子点尺寸效应和介质表面极化效应,通过制备高荧光效率窄带隙PbSe量子点掺杂钠铝硼硅酸盐玻璃,探索其近红外荧光辐射与量子点尺度、数密度之间的关系,发展掺杂玻璃基底中量子点的红外辐射理论。采用二次熔融热处理及光纤拉制技术,制备量子点光纤,研究量子点光纤的吸收-辐射光传输特性。由量子点光纤、波分复用器、光纤光栅等构成全光纤光栅谐振腔,研究谐振腔中PbSe量子点的能级粒子数反转、受激辐射及其输出特性,实验实现1550nm波长、宽频连续可调、低阈值、持续、稳定并可在室温下工作的掺杂硅酸盐玻璃基底PbSe量子点激射。 本项目是掺杂硅酸盐玻璃基底PbSe纳晶量子点激射的首次尝试,可填补激光在近红外特需波长上的空白,形成并保持我国在该领域的领先优势。

中文关键词: PbSe量子点;量子点掺杂玻璃;量子点光纤;量子点光纤激射

英文摘要: Nanocrystal quantum dots (QDs), synthesized by the nanochemical method, attract much attention in recent years due to their unique optical and electronic properties, exhibiting desirable prospects for optoelectronic devices in the future. Compared with nanofilms grown by MBE(Molecular Beam Epitaxy), mono-disperse QDs possess advantages on simple synthesized techniques, small yet tunable sizes, and controllable doping concentrations in optical media. Among studies on QDs, one of spotlights has been on II-VI QDs (e.g., CdSe, CdSe/ZnS, CdS etc.) which emit wavelengths in visible region. For IV-VI PbSe, PbS, emitting in near infrared (IR) region, the current studies are focused on observations of the fluorescence absorption/emission of the QDs, for example, studying on size-dependent optical properties of the PbS QDs by combining the QD absorbance spectra with detailed elemental analysis of the QD dispersions, demonstrating coherent and directional emission at 1.55 μm from a PbSe QD electroluminescent device on silicon, and measuring absorption/photoluminescence (PL) spectra of PbSe QDs. However, there has been no report on stimulated emission of PbSe QDs observed in laboratories. In this project, we present for the first time a PbSe QD doped fiber laser based on the nanocrystal doped silicate glass with high PL efficiency and narrow bandgap. Depending on the doped concentration and the QD size, the near IR PL emission of the PbSe QD doped glass will be investigated in details based on the theory about the emitting transition of QD confined levels, the quantum-size effect and the surface polarization effect of QDs. Doping PbSe QDs in glass and making the glass into fibers by using a twice heat treatment and the fiber technique, we will study characteristics of IR absorption-PL spectra of the QD fibers. Applying the fiber-laser technique to configure an all-fiber ring resonator consisted of the QD fiber, WDM (Wavelength Division Multiplexer), and FBG (Fiber Bragg Grating), we will research the population inversion of PbSe QDs in the resonator, the excited emission, and performance of the outputting laser, to realize in laboratory the PbSe QD doped IR laser with low threshold, steady, and working at room temperature. This project developes a novel type of nanocrystal QD doped IR lasers, forming and keeping an advantage in the laser region, and creating new applications of IR lasers in broad regions, e.g., fiber telecommunications, scientific researches, materials engineering, and biomedicines.

英文关键词: PbSe quantum dot;quantum dot doped glass;quantum dot doped fiber;quantum dot doped fiber laser

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