一种基于量子点材料的全光波长转换器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于量子点材料的全光波长转换器。利用波长转换器可以增加10%～40%的波长重用率，但传统的全光波长转换器稳定性差或转换效率低。本实用新型包括可调谐连续波长激光器、第一光连接器、量子点材料、第二光连接器和光谱仪；可调谐连续波长激光器的输出端通过第一光纤与第一光连接器的输入端连接；第一光连接器的输出端与量子点材料的输入端连接；量子点材料的输出端与第二光连接器的输入端连接；第二光连接器的输出端通过第二光纤与光谱仪的输入端连接。本实用新型利用量子点材料的宽吸收谱、窄发射谱的特点来实现光网络中传输的某一波长的输入信号光转换为另一波长的输出信号光，波长转换范围宽、稳定性好。
【专利说明】一种基于量子点材料的全光波长转换器
【技术领域】
[0001]本实用新型属于光信息【技术领域】，涉及全光波长转换器，具体涉及一种基于量子点材料的全光波长转换器。
【背景技术】
[0002]从目前的研究和试验进展来看，波分复用(WDM)波长路由光网络可能成为建设下一代宽带网络的首选技术。它利用了光纤传输链路的巨大带宽，网络节点处采用光分插复用器(OADM)或光交叉连接设备(OXC)在光层终端之间建立光连接，即光通道，而同一光纤中的不同光通道必须分配不同的波长，这是保证网络能够正常运行的限制条件之一。如果网络节点没有波长变换，则光通道在两个终端之间的所有链路上必须使用同一波长，这就是所谓的波长一致性约束；如果节点具有波长变换功能，则此时构成的是端到端之间逻辑上的光通路，称为虚光路。网络中能使用的波长数目是有限的，而且，随着波长数目的增加，网络节点所需器件的规模和成本也随之增加，同时也增加了网络管理的难度。所以在光网络中，波长重用是非常重要的问题，而在目前大多数关于选路与波长分配(RWA)研究的光网络拓扑模型中，均假设不考虑波长转换。即要建立一个连接，就要求路由所经过的链路上有相同的空闲信道，这样波长重用率不是很高。利用波长转换器可以增加10%?40%的波长重用率。
[0003]传统的全光波长转换器(如SOA-XGM和S0A-FWM)大多是基于增益介质的非线性效应来实现的。这些波长转换器由于稳定性差或转换效率低等不足而一直没有实用化。
[0004]量子点是将电子的运动限制在纳米尺寸的三维结构中，其典型尺度为几个纳米到几十个纳米之间，其具有的独特性质:很好的光稳定性、宽的激发谱、窄的发射谱和较大的斯托克斯位移等。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于量子点材料的全光波长转换器，该全光波长转换器具有设计成本低、可靠性强、光稳定性好、宽的激发谱、窄的发射谱、较大的斯托克斯位移等特点。
[0006]本实用新型包括可调谐连续波长激光器、第一光连接器、量子点材料、第二光连接器和光谱仪；所述可调谐连续波长激光器的输出端通过第一光纤与第一光连接器的输入端连接；第一光连接器的输出端与量子点材料的输入端连接；量子点材料的输出端与第二光连接器的输入端连接；第二光连接器的输出端通过第二光纤与光谱仪的输入端连接。
[0007]所述的可调谐连续波长激光器发出的输入信号光的波长范围为1470?1580nm。
[0008]所述的量子点材料为PbS,量子点材料3的量子点尺寸大小在2?9nm,吸收峰值宽度为800?1800nm，辐射光谱范围为1450?1610nm。
[0009]本实用新型的有益效果:
[0010]1、利用量子点材料的宽吸收谱、窄发射谱的特点来实现光网络中传输的某一波长的输入信号光转换为另一波长的输出信号光。当一束光照射到半导体材料上，激发的电子从导带跃迁到价带，从而发射光子。由于受量子点尺寸效应和介电限域效应的影响，量子点显示出独特的发光特性，量子点的发光波长根据量子点尺寸的不同而不同，尺寸越小，发射光的波长越小，所以可以调节量子点尺寸得到需要的波长范围。
[0011]2、按照全光方式运行而没有利用OEO方案，也不涉及到泵浦光，直接对输入信号光进行变换。
[0012]3、利用量子点材料的宽吸收谱特性，本实用新型可用于将中红外波段的光信号转换到L波段来进行后续的光电转换和信号处理。
[0013]4、结构简单、成本低、易于光纤系统集成、波长转换范围宽、稳定性好，特别适用于光网络系统中。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型的系统结构框图；
[0015]图2为本实用新型中量子点尺寸为5.3nm时的量子点材料的吸收光谱及辐射光谱图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
[0017]如图1所示，一种基于量子点材料的全光波长转换器包括可调谐连续波长激光器1、第一光连接器2、量子点材料3、第二光连接器4和光谱仪5 ;可调谐连续波长激光器I的输出端通过第一光纤6与第一光连接器2的输入端连接；第一光连接器2的输出端与量子点材料3的输入端连接；量子点材料3的输出端与第二光连接器4的输入端连接；第二光连接器4的输出端通过第二光纤7与光谱仪5的输入端连接。
[0018]可调谐连续波长激光器I发出的输入信号光的波长在1470?1580nm范围内都可以选择；量子点材料3为PbS,量子点材料3的量子点尺寸大小在2?9nm内都可以选择，对应的吸收峰值宽度为800?1800nm，辐射光谱范围为1450?1610nm。
[0019]该基于量子点材料的全光波长转换器的工作流程:
[0020]可调谐连续波长激光器I模拟待转换的输入信号光，通过第一光连接器2照射到封装好的量子点材料3中，由于量子点材料4具有宽吸收谱、窄激发谱的特点，当输入信号光落入吸收谱范围内，量子点材料4吸收输入信号光的能量,然后激发一个不同于输入信号光的窄辐射光波，实现波长的转换，转换后的光经过第二光连接器4输出到光谱仪5上。
[0021]该基于量子点材料的全光波长转换器进行波长转换的过程:
[0022]1、根据待转换的输入信号光波长大小，选择量子点材料3的量子点尺寸大小。如图2所示，当量子点尺寸为5.3nm时，量子点材料3对应的吸收波长范围为1000?1700nm，其窄福射波长在1500nm附近。
[0023]2、根据待转换的输入信号光功率大小，选择合适的量子点材料3，使得转换效率较闻。
[0024]该基于量子点材料的全光波长转换器可以在一个较宽的波长范围内实现波长转换。其转换范围受到量子点材料的量子点尺寸影响，随着量子点材料的发展，将会得到更稳定的输出和更高的转换效率，其应用将更加广泛。
[0025]根据量子点材料的量子点尺寸大小不同，该基于量子点材料的全光波长转换器还可实现中红外波段到L波段之间的转换，从而解决中红外波段的一些技术瓶颈，如可将中红外波段的调制和解调转换到L波段进行调制和解调。
【权利要求】
1.一种基于量子点材料的全光波长转换器，包括可调谐连续波长激光器、第一光连接器、量子点材料、第二光连接器和光谱仪，其特征在于: 所述可调谐连续波长激光器的输出端通过第一光纤与第一光连接器的输入端连接；第一光连接器的输出端与量子点材料的输入端连接；量子点材料的输出端与第二光连接器的输入端连接；第二光连接器的输出端通过第二光纤与光谱仪的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于量子点材料的全光波长转换器，其特征在于:所述的可调谐连续波长激光器发出的输入信号光的波长范围为1470?1580nm。
3.根据权利要求1所述的一种基于量子点材料的全光波长转换器，其特征在于:所述的量子点材料为PbS，量子点材料(3)的量子点尺寸大小在2?9nm，吸收峰值宽度为800?1800nm，辐射光谱范围为1450?1610nm。
【文档编号】G02F2/00GK203616562SQ201320781465
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年12月3日 优先权日:2013年12月3日
【发明者】周雪芳, 刘亚庆, 孙五九, 付臣进 申请人:杭州电子科技大学