量子点激光器

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(完整word版)量子点激光器

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量子点激光器量子点是由少量原子所构成的体积很小的固体材料,量子点的尺寸一般在100纳米以下,外观恰似一极小的点状物,其三个维度的尺寸都在100纳米(nm)以下.量子点内部电子在各方向上的运动都受到局限,所以量子局限效应特别显著。

量子局限效应会导致类似原子的不连续电子能阶结构,故量子点可用来作激光器的工作物质,而量子点也因此被称为“人造原子”.在一般块材料中,电子的波长远小于块材料尺寸,因此量子局限效应不显着.如果将某一个维度的尺寸缩到小于一个波长,此时电子只能在另外两个维度所构成的二维空间中自由运动,这样的系统我们称为量子阱;如果我们再将另一个维度的尺寸缩到小于一个波长,则电子只能在一维方向上运动,我们称为量子线;当三个维度的尺寸都缩小到一个波长以下时,就成为量子点.图1一般块材料、量子阱、量子线及量子点能级比较关系示意图量子点激光器是由一个激光母体材料和组装在其中的量子点以及一个激发并使量子点中粒子数反转的泵浦源所构成。

一个实际量子点激光器(砷化镓铟量子点激光器)的结构如下图所示。

图2量子点激光器示意图对于不同维度的电子体系,许多独特的光学性质来源于它们的态密度。

态密度是指单位体积在能量E附近单位能量间隔内的电子态数。

每一个量子态可被自旋向上和向下的两个电子所占据。

半导体激光器从三维到二维、再到一维、零维,这种不断发展变化的内因在于不同维度材料的态密度不同,从而激光器的性能不断改善。

对于零维的量子点而言,体系在x、y、z三个方向受限,载流子的能量在三个方向上都是量子化的,不存在能量的连续分布。

所以,量子点的态密度与能量的关系表示为δ函数的形式,即ρ3D (E)=∑δ(E-Ei)其中Ei是体系的能量可取值,可表示为由此可以得出量子点的能态为分离线,如下图所示.图3量子点能级图量子点有源区的高能态和基态的能级间距△足够大(即满足△E>〉kBT),器件的阈值电流密度对温度的依赖就会完全消失;量子点中态密度函数的尖锐化,也使得其峰值增益变窄.同常规的激光器相比,由于有源区为量子结构,器件特性便具有下列新特点:(1)态密度线状分布,导带中第一个电子能级E1c。

半导体量子点激光器的发展

半导体量子点激光器的发展
图 3给 出半导 体 激光 器发 展历 程 中一些 主要 的进展 。 目前 公认 的半导 体激 光 器研究 的主要 突 破 是诺 贝 尔奖 获 得者 A frv于 16 l o e 9 6年提 出的 双异 质结 结 构 。从 8 0年代 中算 起 , 子点 激 光器 量
于微 细加 工带 来 的界 面损伤 和 光刻 、刻 蚀 等工 艺
优异 的性 能 , 如超 低 阈值 电 流密度 、 高 的 阈值 电 极 流密 度 温度稳 定性 、超高 微分 增 益 和极 高 的调制
带 宽等 。 量子 点 激光 器 已显 示 出从大 功率 激 光 、 光
都 是量 子 化 的 。称这 种 电子 在三 个维 度上 都受 到
限制 的材 料为 量 子点 。图 l表示 不 同维度 限 制的
激 光 器
摘要 : 本文综述 了半导体量手点激光器的发展和研 究现状 , 并简单介绍 了量子点材料的 自组装生长 , 量 子点在 其 他 光 电子 器件上 的应 用及 其发 展趋 势 。
霉镌量
( 国科 学 院激 发 中 ( 国科 学 院长 春光 学 中

1 量子点低 维 限制
如 果 量 子 点 的最 低 两 个 分 立 量 子 能 级 的能
( ) 子线 ; c 及 量 子点 ; d 双 异质 结 激光 器 的 b量 () ()
阈值 电流密 度特 征 与温 度特性 。对 于理 想量 子 点 激 光 器 , 论上 的特 征 温度 为 ∞ , 理 即温度 变化 对 激 光 器 的 阈值 电流密度 等 特性 没有 影 响 。 这 种 具 有 类 原 子 的 态 密 度 函数 分 布 的 量 子 点激 光器 可望 具有 比量 子 阱 、量子 线 激光 器更 加

量子点激光器课件

量子点激光器课件
量子点激光器的可靠性主要涉及到其寿命和故障率。由 于量子点材料的缺陷和杂质,以及激光器运行过程中产 生的热量和光子辐射等效应,会导致激光器的性能逐渐 下降,甚至发生故障。因此,需要研发具有高稳定性和 可靠性的量子点材料,并优化激光器设计,降低其故障率。
量子点激光器的可扩展性及集成问题
可扩展性
量子点激光器的可扩展性是其未来发展的关键问题之 一。目前,量子点激光器的尺寸和功率都相对较小, 难以满足大规模、高功率的应用需求。因此,需要研 发具有更大尺寸和更高功率的量子点激光器,并实现 其可扩展性。
生物医学成像
基于量子点激光器的生物医学成像技术
量子点激光器可以作为激发源,用于荧光探针标记,实现高分辨率、高灵敏度的 生物医学成像。
量子点激光器在光学分子成像中的应用
量子点激光器可以提供稳定、高效的激发光源,有助于推动光学分子成像技术的 发展。
光谱学与传感
基于量子点激光器的光谱学研究
量子点激光器具有宽光谱范围和窄线宽特性,可用于光谱学研究,如高分辨率 光谱测量和量子频率转换等。
05
量子点激光器面临的挑战 与未来发展方向
量子点激光器的稳定性与可靠性问题
稳定性问题
量子点激光器的稳定性主要受到温度、湿度、压力等环 境因素的影响,这些因素会导致量子点尺寸的变化,进 而影响激光器的性能。为了提高量子点激光器的稳定性, 需要采取恒温、恒湿、真空封装等措施来控制环境因素 的变化。
可靠性问题
量子点激光器课件
• 量子点激光器概述 • 量子点激光器的种类和特点 • 量子点激光器的应用领域 • 量子点激光器的研究进展 • 量子点激光器面临的挑战与未来发展方向 • 量子点激光器实验技术介绍
01
量子点激光器概述

第五章 纳米电子学

第五章 纳米电子学

2.电子器件、电路、系统设计
纳米结构 量子阱 量子线
物理效应 共振隧穿效应 高迁移率一维电子气
应用 谐振晶体管、电路和系统 超高速逻辑开关、电路和系统
量子点 量子点接触
可集蓄电子原理
极大容量存贮器
库仑阻塞效应、单电子 单电子晶体管、电路和系统(包 振荡和单电子隧穿效应 含单电子开关和单电子存贮器)
扫描探针显微镜(SPM)技术、分子自组装合成技术以及 特种超微细加工技术
3.4.1 三束光刻加工技术
1、光学光刻技术
光学光刻是IC产业半导体加工的主流技术。通过光 学系统以投影方法将掩模上的大规模集成电路器件结 构图形“刻”在涂有光刻胶硅片上的技术。
减小光源的波长是提高光刻分辨率的最有效途径。 光刻蚀使用240nm的深紫外光波,能否突破100nm成 为现有光学光刻技术所面临的最为严峻的挑战。
1、RT>RK; 2、e2/2C>> KBT。
➢ 1、RT>RK的物理意义:当一个隧道结两端施以偏压U
时,电子的隧穿几率Γ=U/(eR),那么两次隧穿事件的时间 间隔为1/Γ=eR/U,而由测不准原则所决定的一次隧穿事件的 周期为h/(eU)。因此,必须满足eR/U>>h/eU,即R >>h/e2。 这意味着两次隧穿事件不重叠发生,从而保证电子是一个一 个地隧穿。
光刻技术——X射线刻蚀、电子束刻蚀、软X射线刻蚀、
聚焦离子束刻蚀等
微细加工——扫描探针显微镜(SPM)作为工具的超微细
加工技术
第二节 纳米电子器件的分类
2.1纳米器件与纳米电子器件
2、纳米电子器件
➢纳米电子器件满足两个条件——
1、器件的工作原理基于量子效应; 2、都具有相类似的典型的器件结构——隧穿势垒包围“岛” (或势阱)的结构。

量子点激光器工作原理

量子点激光器工作原理

量子点激光器工作原理量子点激光器是一种基于量子点材料的激光器,其工作原理是通过量子点材料的特殊能带结构和量子效应实现的。

量子点是一种尺寸在纳米尺度的半导体结构,其尺寸约为1-10纳米。

量子点材料具有独特的光学和电学性质,使其在激光器领域具有广泛的应用前景。

量子点激光器的工作原理可以分为三个主要步骤:激发、载流子注入和辐射。

首先,通过外部能源的激发,如光激发或电激发,将量子点材料中的载流子激发到激发态。

这个过程可以通过吸收外部光线或施加电场来实现。

接下来,通过载流子注入,使激发态的载流子在量子点材料中形成高浓度。

载流子注入可以通过电压施加或电流注入来实现,其中电流注入是最常用的方法。

注入的载流子会在量子点材料中形成电子空穴对,这些电子空穴对会在量子点材料中快速扩散和重新组合。

由于量子点材料的能带结构和量子效应的存在,电子空穴对在扩散和重新组合的过程中会发生辐射。

这种辐射过程会产生具有特定波长和相干性的光,形成激光输出。

量子点材料的能带结构决定了激光的波长,而量子效应则决定了激光的相干性和输出功率。

量子点激光器相比传统的激光器具有许多优点。

首先,量子点材料具有宽广的发射波长范围,可以实现从紫外到红外的全波段覆盖。

其次,量子点材料具有窄的发射谱线宽度,可以实现高光谱纯度的激光输出。

此外,量子点激光器具有高的发光效率和低的激光阈值,可以实现高功率和高效率的激光输出。

量子点激光器在众多领域中具有广泛的应用。

在通信领域,量子点激光器可以用于光纤通信、无线通信和光存储等。

在显示领域,量子点激光器可以用于显示屏的背光源,可以实现更高的色彩饱和度和更广的色域。

此外,量子点激光器还可以应用于生物医学、光电子学和光学传感等领域。

然而,量子点激光器也存在一些挑战和限制。

首先,量子点激光器的制备和工艺相对复杂,需要高精度的材料生长和器件制备技术。

其次,量子点材料的发光特性受到温度和环境的影响较大,需要有效的温度控制和环境隔离措施。

高功率固体激光器的研究与制造

高功率固体激光器的研究与制造

高功率固体激光器的研究与制造近年来,高功率固体激光器在科技领域中的应用越来越广泛,它已经深刻地影响和改变了我们的生活和生产方式。

固体激光器相比于其他类型的激光器,具有能量密度高、波长多样性、偏振可控性强、精度高等优点,因此具有不可替代的地位。

然而,高功率固体激光器的研究与制造并非易事,涉及许多科学原理和技术难题。

本文将全面分析高功率固体激光器的研究与制造现状,并展望其未来的发展趋势。

一、高功率固体激光器研究现状1.1 固体激光器的产生原理通常,固体激光器的产生是靠将电能转化为光能,这一过程被称为泵浦,泵浦的方式很多,例如氙灯泵浦、二极管泵浦、光纤泵浦等。

所产生的激光通过激光共振腔改变光程,增强输出功率。

对于固体激光器来说,它通常由一个激光材料、电源和多个齐次反射镜组成。

激光材料通过泵浦产生激发态,然后被反射镜全反射,由于反射次数增多,激发态的电子在发射光子时与其他原子的发光相干而放大,最终形成纵向模式共振,从激光器输出激光束。

1.2 高功率固体激光器的制造难题高功率固体激光器的制造过程中存在很多科学和技术难题,包括以下几个方面:(1) 激光能量密度问题高功率固体激光器的输出能量非常强,达到了几千瓦,这个过程中需要处理的问题是如何应对高能量密度引起的各种问题,比如材料的熔化、气化降低其抗性、反射镜的损耗等。

对此,科学家采用的方法是不断开发新的材料和新的工艺、精确计算和管理,以降低激光能量密度对设备和人员的危害。

(2) 温度问题高功率固体激光器的温度控制是非常重要的,因为激光器需要在非常高的温度下运行,这将导致材料的热膨胀和抗性降低。

在解决这些问题的同时,科学家还需要保证激光器的性能和安全性,并避免损坏激光器的陀螺效应。

(3) 技术落后问题制造固体激光器所需要的技术实力非常高,由于制造难度大,对工艺流程、材料、设备精度等方面的要求也很高,而目前中国在这方面的研究和发展尚属较落后。

因此,在不断改进技术流程、提高材料质量等方面的努力中,在中国固体激光器的制造领域有很大的空间。

量子点发光材料综述

量子点发光材料综述

量子点1.量子点简介1.1量子点的概述量子点(quantum dot, QD)是一种细化的纳米材料。

纳米材料是指某一个维度上的尺寸小于100nm的材料,而量子点则是要求材料的尺寸在3个维度都要小于100nm[1]。

更进一步的规定指出,量子点的半径必须要小于其对应体材料的激子波尔半径,其尺寸通常在1-10nm左右[2]。

由于量子点半径小于对应体材料的激子波尔半径,量子点能表现出明显的量子点限域效应,此时载流子在三个方向上的运动受势垒约束,这种约束主要是由静电势、材料界面、半导体表面的作用或是三者的综合作用造成的。

量子点中的电子和空穴被限域,使得连续的能带变成具有分子特性的分离能级结构[1]。

这种分离结构使得量子点有了异于体材料的多种特性以及在多个领域里的特殊应用。

1.2量子点的特性由于量子点中载流子运动受限,使得半导体的能带结构变成了具有分子原子特性的分离能级结构,表现出与对应体材料完全不同的光电特性。

1.2.1 量子尺寸效应纳米粒子中的载流子运动由于受到空间的限制,能量发生量子化,连续能带变为分立的能级结构,带隙展宽,从而导致纳米颗粒的吸收和荧光光谱发生变化[3]。

这种现象就是典型的量子尺寸效应。

研究表明,随着量子点尺寸的缩小,其荧光将会发生蓝移,且尺寸越小效果越显著[4]。

1.2.2 表面效应纳米颗粒的比表面积为,也就是说量子点比表面积随着颗粒半径的减小而增大。

量子点尺寸很小,拥有极大的比表面积,其性质很大程度上由其表面原子决定。

当其表面拥有很大悬挂键或缺陷时,会对量子点的光学性质产生极大影响[5]。

1.2.3 量子隧道效应量子隧道效应是基本的量子现象之一。

简单来说,即当微观粒子(例如电子等)能量小于势垒高度时,该微观粒子仍然能越过势垒。

当多个量子点形成有序阵列,载流子共同越过多个势垒时,在宏观上表现为导通状态。

因此这种现象又称为宏观量子隧道效应[6][7]。

1.2.4 介电限域效应上世纪七十年代Keldysh等人首先发现了介电限域效应[8]。

光纤通讯常用光源

光纤通讯常用光源

光纤通讯常用光源
在光纤通讯中,常用的光源有以下几种:
1. 发光二极管(LED):LED 是一种低成本、低功耗的光源,常用于短距离、低速率的光纤通信系统中。

它们能够产生可见光或近红外光,具有较宽的光谱带宽和较低的输出功率。

2. 激光二极管(Laser Diode):激光二极管是一种高功率、单色性好的光源,常用于高速、长距离的光纤通信系统中。

它们能够产生非常窄的光谱带宽和高方向性的光束,具有较高的光功率和较低的噪声。

3. 垂直腔面发射激光器(VCSEL):VCSEL 是一种新型的激光二极管,具有低成本、低功耗、易于集成等优点。

它们能够在芯片上集成多个光源,适用于高速光通信和光互连应用。

4. 量子点激光器(QD Laser):量子点激光器是一种新型的半导体激光器,具有较高的光功率和较窄的光谱带宽。

它们能够在较低的阈值电流下工作,具有较高的效率和较长的寿命。

5. 掺铒光纤激光器(EDFA):掺铒光纤激光器是一种高功率的光源,常用于光放大器和光纤激光系统中。

它们利用掺铒光纤作为增益介质,能够产生高功率的激光输出。

这些光源在光纤通信中都有广泛的应用,根据不同的需求和应用场景,可以选择合适的光源来实现高速、可靠的光纤通信。

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(1)、 CdSe量子点的能带图 图为CdSe/ZnS量子点的能 带图,其中Ec为导带平均能,E v为价带平均能,ΔEg为通过实 验确定的当温度在27 ℃ ~10 0 ℃变化时的带隙移动。
量子点的荧光辐射主要来自核CdSe,带隙约为1.7eV,尺寸依赖
的辐射波长覆盖了整个可见区,外壳ZnS对辐射没有影响。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
阈值条件:
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4、能级与激励阈值
量子点具有单峰辐射的特点,在短波 长抽运光的作用下,量子点吸收能量 后被激发到能级2和3(图虚线所示
过程)。能级2的粒子通过受激辐射
和自发辐射直接跃迁回基态。
由于奇偶选择定则,能级3的粒子不能直接通过辐射跃迁回基态,而是以几 率A32无辐射跃迁到能级2,再经辐射跃迁回基态。能级3到2的跃迁几率 非常大,属于带内跃迁,因此,能级3的粒子将很快跃迁到能级2 量子点的三能级系统可用二能级近似来描述
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2、抽运效率
将输出激光功率Pout
与入射抽运光功率PP 的比值定义为抽运效率 η,在不同的PP值下对 N、L、R2、λP进行 优化,结果如图:
当抽运功率较小时(接近阈值),抽运效率随抽运功率的增大迅速升 高。当抽运功率继续增大时(例如到达或超过2W),抽运效率升高 可达80%,并趋于饱和。激光输出功率随抽运功率线性增大,其斜率 接近0.8。当抽运功率很大时(例如超过5W),纤芯中的功率密度会 很大,从而可能会热击穿。
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2、空心光纤灌装法制备量子光纤
将量子点制成量子点胶体(例如某些可以掺入液态硅胶),采用一 定的工艺解决掺杂均匀、量子点团聚和胶体固化速度等问题。而后 采用实验室的空心灌装方法 。如图:
左边第一个是
抽真空法;右
边两个是注射 法。
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四、量子点光纤激光器原理
量子点光纤激光器综述
本文以PbSe和CdSe/ZnS量子点为例,简要 说明量子点及量子点光纤的概念和原理,仅 供参考。(CdSe/ZnS光纤激光器)
目 录
1 量子点简介 2 量子点的光学特性 3 量子点光纤的制备 4 量子点光纤激光器原理 5 量子点光纤激光器的优化
一、量子点简介
1、量子点概念 量子点的三个维度的尺寸都在几十个纳米以下,电子和 空穴在三个维度上都被约束,从而引起一系列特殊的量子效 应,三个维度的尺寸缩小到一个电子波长以下时,电子只能 在“零维”方向上运动,成了“准零维”的量子点 。
运光波长。结果表明,激光输出功率与掺杂浓度和光纤长度的乘积有关,当掺杂
粒子浓度达到或超过3×1022m-3时,输出功率趋于饱和。纤芯温度的变化对输 出功率的影响很小,QDFL的热稳定性较好。与传统的掺钕光纤激光器相比, 本文提出的QDFL掺杂的饱和浓度较低,光纤的饱和长度较短,抽运效率更高。
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3、量子点的辐射
量子点受光激发产生 的空穴-电子对(即
激子)复合的途径主
要有以下三种方式:
1)、电子和空穴直接复合,产生激子态发光 2)、通过表面缺陷态间接复合发光,这种模式的发光比较弱 3)、通过杂质能级复合发光,光强比较强 量子点的发光包括光致发光和电致发光两种
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谢谢
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由图左可见,当掺杂粒子浓度达到Ns=3×1022m-3左右时,输出功率趋于 饱和,因此,掺杂浓度可以采用低于Ns的区域。由右图可见,最佳光纤长度 随掺杂浓度的升高而减小,在饱和区,两者呈现反比关系,即NL∝Cs,其中 Cs为饱和常量。由于掺杂浓度在光纤较短区变化比较灵敏,因此可根据实际 需要,利用N与L的反比关系同时选取合适的掺杂浓度和光纤长度来得到最 大的激光功率。
三、量子点光纤的制备
1、熔融法制备量子光纤 以PbSe量子点为例, 利用熔融法在钠硼铝硅酸盐玻璃 (SiO2-B2O3-Al2O3-ZnO-AlF3-Na2O)中成功地合成了 PbSe量子点晶体。 当热处理温度大于等于550℃时,该硅酸盐玻璃中的Pb2+ 和Se2离子发生明显扩散,其玻璃中析出PbSe晶体。通 过热处理条件(如热处理温度、热处理时间)可控制玻璃 中PbSe量子点尺寸大小,随着热处理温度的升高,PbSe 量子点尺寸增加,量子点密度变小,其吸收峰值波长和 PL荧光峰值波长向长波方向移动。
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二、量子点的光学特性
1、量子点的结构
结构可分为三类:核结构、核/壳结构、核/壳/壳结构 。对于核结构,典型 的种类是 CdSe、CdS、PbSe、PbS等 。 对于核/壳结构,典型的 核/壳结构有 CdSe/ZnS、 CdTe/CdS 等。核/壳结 构是在量子点核的外面 包覆上一层或几层包覆 层,但外面的包覆层几 乎不影响内核的发光
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即使掺杂浓度达到了产生受激辐射的阈值,但如果抽运阈值功率太大, 则效率很低,也失去了实际器件研制的必要。因此,有必要对抽运阈值功率 进行估算。实验观测到CdSe/ZnS量子点具有单峰辐射的特点(图 1),即辐射只在两个能级之间进行。
在二能级系统中,抽运阈值功率为:
式中σ为截面,ν为频率,Γ为描述光功率在光纤截面上与增益介质间重 叠程度的重叠因子,τ为上能级寿命,A为纤芯面积,h为普朗克常数, 下角标a表示吸收(absorption),e为辐射(emission),P为抽 运(pumping),L为激光(laser)。
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QDFL的出射镜FBG2对 抽运光是全透的。若在出射 端增加一个FBG3(对λP
全反,对λL全透),使抽运
光返回继续工作,则可提高 抽运光的利用效率。 给出了对抽运光返回情形的模拟结果,其中虚线表示单向抽运时的正向 激光功率。由图可见,这种情形下的激光功率更大。计算表明,当抽运 光重叠因子较大时(例如ΓP=0.2),返回抽运光对输出功率的贡献几乎 可以忽略;但当ΓP很小时(例如ΓP=0.01),抽运光的返回就显得比较 重要了。
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一、量子点简介
2、量子点效应 (1)、量子尺寸效应:尺寸小于波尔半径,载流子受小空 间限制,费米能级附近电子由连续变为分立。 4 E F
3 N
(2)、表面效应:表面积比大,表面原子活性很高。 (3)、量子限域效应:极易形成激子,产生激子吸收带。 (4)、宏观量子隧道效应:电子的平均自由程与限域空间 尺度相当,载流子输运过程的波动性增强 (5)、库伦阻塞效应:电子进入量子点,增加的静电能就会 远大于电子的热动能,这个静电能会阻止随后的电子进入量 子点 。
由于CdSe的上能级寿命很短,因此,能否产生受激辐射或受激辐射的条 件会不会过于苛刻,是首先需要研究的问题。
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(2)、受激辐射阈值 量子点的光学增益取决于其辐射与无辐射之间的竞争。无辐射损失主 要来自于多粒子俄歇弛豫(Auger Relaxation)以及表面捕获。对 于有外包覆层的CdSe/ZnS量子点,表面捕获效应已被极大消除,无 辐射损失主要是俄歇弛豫。只有当受激辐射过程快于无辐射弛豫时, 能级的受激辐射才会产生。 俄歇弛豫时间: 受激辐射特征时间:
6、吸收/辐射截面计算
可由经验公式估算量子点的核直径D和第一吸收峰处的摩尔消光系数ε为 :
第一吸收峰波长处的截面:
根据吸收截面的,用McCumber公式可以算出发射截面:
因此可以得到速率方程所需的4个截面σa,P、σe,P、σa,L、σe,L
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五、量子点光纤激光器的优化
1、激光输出功率计算
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5、速率方程的建立
速率方程在二能级系统中,稳态时的粒子数方程和光功率传播方程为:
式中N2为上能级粒子数密度,N为总粒子数密度,P(z)为位置z处 的功率,α为光纤背景损耗系数,下角标P、L和0分别表示抽运光、激 光和自发辐射,上角标±表示沿光纤z正(+)反(-)方向传播,
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结论
对于CdSe/ZnS量子点掺杂的光纤激光器(QDFL)。通过数值求解Q
DFL的粒子数速率方程和光功率传播方程,得到了光纤中的光功率分布。应用
遗传算法,以激光输出功率为目标函数,根据谐振腔的边界 (端面)条件,经过 优 化 计 算,得 到 了QDFL的最佳的掺杂浓度、光纤长度、出射镜反射率和抽
1、量子点光纤激光器结构
激光器的基本结构如图所示,其中QDF为量子点光纤,FBG为光纤布拉 格光栅,LD为激光二极管,OSA为光谱仪。抽运光由短波长LD产生, 导入QDF使其中的量子点处于激发态,形成粒子数反转。在FBG构成的 谐振腔中实现激射振荡,当增益足够大时,可产生激光。激光波长λL由F BG的反射波长决定,其中FBG1对λL全反 (反射率为R1),FBG 2对λL部分反射(反射率为R2),两者对抽运光波长λP均为全透。激光 从FBG2输出到OSA或功率计
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2、CdSe量子点的特性
图为测得的核直径D= 4.9nm的CdSe/ ZnS量子点的吸收和发 射光谱。
由图可见,该量子点的第一吸收峰位于576nm(473nm处 的峰为抽运光),在短波长区有连续的吸收,且吸收截面随波长的 减小而增大因此,可以在短波长区任选一个抽运波长。
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3、温度影响
由图可见,当纤芯温 度升高时,最大输出 功率有所下降,但下 降的幅度很小(小于 5%),因此温度的 升高对QDFL的运 行影响很小,可以忽 略。
CdSe/ZnS量子点的Varshni系数(的值较小,由热膨胀导 致的带隙移动远小于体材料,因此该量子点具有较好的热稳定性, 使得QDFL在运行过程中可避免受到“热击穿”。
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