内容简介

本书首先介绍了半导体量子点、光纤以及量子点掺杂光纤的基本概念、基本原理、研究意义、研究现状以及在各个领域的应用。其次，利用胶体化学法合成PbSe量子点并对其进行表征，然后将其灌装到空芯光纤中制作成量子点掺杂的液芯光纤，搭建实验光路，得到光纤末端出射光谱（光谱的峰值强度和峰值位置）随不同光纤参数、溶剂以及外界温度的变化情况。同时，建立理论模型，通过matlab软件模拟出光纤末端的出射光谱，及其强度和峰值位置随着上述参数的变化情况。通过理论与实验的对比分析得到光谱的变化趋势，并且详细解释了这些变化产生的原因。此外，研究了多激子态的产生及超短脉冲激发对于光纤中的光学增益的影响。最后，为了提高量子点光纤的发光强度，分别研究了以具有更高稳定性的PbSeCdSe核壳量子点作为光纤掺杂剂时的光纤发光性质，和以具有更大斯托克斯位移和更长荧光寿命的CuInS2ZnS核壳量子点作为光纤掺杂剂时的光纤发光性质。

前言概述

稀土离子掺杂的光纤放大器的研究已经获得了很好的研究成果，因为其具有较高的增益和饱和输出功率，较低的噪声和较小的连接损耗等优点。但是，天然元素辐射和吸收光谱的波长和波段是固有和无法改变的。一个很好的解决这个问题的方法就是将稀土离子换成窄带隙量子点材料，从而实现发光波长可调谐。虽然量子点材料的荧光寿命短于稀土离子（以PbSe量子点为例，大约为250ns），但是其对激发光和信号光的吸收和辐射截面却是稀土离子的105倍左右，这就为量子点材料成为新一代的光纤放大器的掺杂物质提供了理论依据。另外，也有研究表明量子点材料可以成为光学增益介质而且具有独特的性质，比如较宽的光学增益谱，较低的噪声和较高的饱和输出功率等。此外，研究人员在毛细管内灌装液体以形成传播性质良好的液体光波导形成液芯光纤，在对光的吸收以及荧光光谱的产生方面具有普通光纤所不能比拟的巨大优势。因此，将合成好的量子点材料溶于有机溶剂制作成量子点液芯光纤产生光的放大是一项有意义的研究工作。

作者介绍

张蕾，1985年生，博士，牡丹江师范学院副教授。发表文章有：1.ColloidalPbSequantumdot-solution-filledliquid-coreopticalfiberfor1.55μmtelecommunicationwavelengths,Nanotechnology25(2014)105704-105711.2.Multiparameter-dependentspontaneousemissioninPbSequantumdot-dopedliquid-coremulti-modefiber,JNanopartRes.15(2013)2000-2010.3.StimulatedemissionandopticalgaininPbSequantumdot-dopedliquid-coreopticalfiberbasedonmulti-excitonstate,Opt.Commun.369(2016)171-178.4.ComprehensivesizeeffectonPbSe
quantumdot-dopedliquid-coreopticalfiber.Opt.Commun.383(2017)371-377.5.PbSe量子点液芯光纤的温度效应。发光学报，38（2017）623-629.6.EffectofpumpparametersontheemissionofPbSequantumdot-dopedopticalfiberconsideringAugerrecombination.J.Nanophoton.12(2),026010(2018).7.EnhancedemissionfromaPbSeCdSecoreshellquantumdot-dopedopticalfiber,OpticalMaterialsExpress.8(11)(2018),3551-3560.8.Enhancedemission,propagation,andspectralstabilityinCuInS2ZnScoreshellquantumdot-doped
opticalfiber,J.Nanophoton.13(4),046003-19.出版著作有：《PbSe量子点掺杂的液芯光纤》，西安交通大学出版社，出版时间：2018年1月。

目录

1 绪论
1.1 光纤技术及其发展
1.1.1 光纤通信
1.1.□ 光纤放大器
1.1.3 光纤传感器
1.□ 液芯光纤
1.□.1 液芯光纤的发展
1.□.□ 液芯光纤的应用
1.3 量子点材料
1.3.1 量子点材料的性质
1.3.□ 量子点材料的研究现状
1.3.3 量子点材料的应用领域
1.4 量子点掺杂的光纤
1.4.1 量子点光纤的研究进展
1.4.□ 量子点光纤的应用领域
1.5 本章小结
□ 量子点光纤的基本理论
□.1 二能级系统的三种跃迁
□.1.1 自发跃迁
□.1.□ 受激吸收
□.1.3 受激辐射
□.1.4 爱因□□系数之间的关系
□.□ 量子点的发光原理
□.3 量子点的激子能量结构
□.3.1 量子受限能
□.3.□ Coulomb作用能量
□.4 量子点的能级结构计算
□.4.1 LUMO与HOM0的计算
□.4.□ 库仑作用能量的计算
□.4.3 禁带宽度的计算
□.5 量子点的消光系数
□.6 光纤传输理论
□.6.1 描述光纤的重要参量
□.6.□ 光纤的光学特性
□.6.3 单模光纤的模场分析
□.7 本章小结
3 量子点的合成与表征
3.1 量子点的合成方法
3.1.1 溶胶凝胶法
3.1.□ 微乳液法
3.1.3 模板法
3.1.4 水热法和溶剂热法
3.1.5 水相法
3.□ 量子点生长动力学
3.3 PbSe量子点的合成
3.3.1 合成环境与设备
3.3.□ 合成需要的原料
3.3.3 合成过程
3.4 CuInS□/ZnS核壳量子点的合成
3.4.1 仪器与试剂
3.4.□ 实验方法
3.5 量子点的表征
3.5.1 TEM分析
3.5.□ XRD分析
3.5.3 Abs与PL光谱
3.6 本章小结
4 PbSe量子点光纤光谱的理论模拟
4.1 理论模型的建立
4.□ 光纤长度依赖的辐射光谱
4.3 光纤直径依赖的辐射光谱
4.4 掺杂浓度依赖的辐射光谱
4.5 泵浦功率依赖的辐射光谱
4.6 理论与实验的对比
4.7 本章小结

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