专利名称：多波长刺猬量子点双包层光纤放大器件的制作方法
技术领域：
本发明是一种多波长刺猬量子点双包层光纤放大器件。主要用来按照可控制方式发生非线性变化的光学放大系统。
本发明的技术解决方案如下一种多波长刺猬量子点双包层光纤放大器件，其特征在于该装置依光传播方向为序依次包括泵浦光源、光纤耦合器、谐振腔镜、量子点双包层光纤、谐振腔镜、光纤耦合器，在该量子点双包层光纤的一侧还有泵浦光源。
该量子点双包层光纤是自内向外依次由内芯、中间层、外层是掺有稀有元素的玻璃材料，或是石英材料制成的，相应的折射率分别为n0、n1、n2，并且n0＞n1＞n2，该量子点双包层光纤的外包层是橡胶材料制成的，其量子点镶嵌在量子点衬底量子点双包层光纤内芯上。
所述的量子点是砷化镓等半导体材料制成的。
所述的量子点的形状可为半球形、球形、金字塔形、抛物面形或立方体形。
上述的泵浦光源是氙灯，或是固体激光器，二极管激光器，光纤激光器，半导体激光器。
上述的光纤耦合器是由微透镜光学元件和电子元件组成的光电系统、或是管筒和微透镜光学元件光学系统。
上述的谐振腔镜是由平面镜组成的、或是平凹透镜组成的、或是平凸透镜组成的、或是双凹透镜组成的、或是双凸透镜组成的、或是凹凸透镜组成的系统。
本发明的多波长刺猬量子点双包层光纤放大器件的优点1、多波长刺猬量子点双包层光纤放大器件工作介质量子点可设计形状及选用的材料较多；2、粒子数反转的效率高；根据不同需求设计量子点具有亚稳态能级积居电子的时间较长；3、可选用的波长范围宽；量子点较多的激发亚稳态可实现多波长的跃迁；4、整个装置全部固化，结构简单，容易操作。
图2是本发明多波长刺猬双包层光纤量子点放大器件中双包层光纤结构示意图。
图3是本发明多波长刺猬双包层光纤量子点放大器件中双包层光纤内芯量子点示意图。
图4是本发明多波长刺猬双包层光纤量子点放大器件中双包层光纤量子点横截面示意图。
图中1-泵浦光源2-光纤耦合器3-谐振腔镜4-量子点双包层光纤401-量子点双包层光纤外包层402-量子点双包层光纤外层403-量子点双包层光纤中间层404-量子点双包层光纤内芯40401-量子点5-谐振腔镜6-光纤耦合器7-放大泵浦光源所说的泵浦光源1是氙灯，或是固体激光器，二极管激光器，光纤激光器，半导体激光器。
所说的光纤耦合器2和6是由微透镜光学元件和电子元件组成的光电系统、或是管筒和微透镜光学元件光学系统。
所说的谐振腔镜3和5是由平面镜组成的、或是平凹透镜组成的、或是平凸透镜组成的、或是双凹透镜组成的、或是双凸透镜组成的、或是凹凸透镜组成的系统。
所说的量子点双包层光纤4是玻璃材料，或是石英材料制成的光纤。
所说的放大泵浦光源7是固体激光器，二极管激光器，光纤激光器，半导体激光器。
所说的量子点双包层光纤内芯404是掺杂稀有元素高折射率n0的玻璃材料，或是石英材料制成的纤芯。
所说的量子点双包层光纤中间层403是掺杂稀有元素折射率n1比量子点双包层光纤内芯404的折射率n0低的玻璃材料，或是石英材料制成的中间层。
所说的量子点双包层光纤外层402是掺杂稀有元素折射率n2比量子点双包层光纤中间层403的折射率n1低的玻璃材料，或是石英材料制成的外层。
所说的量子点双包层光纤外包层401是橡胶材料制成的。
所说的量子点40401的形状可为半球形，球形，金字塔形，抛物面形或立方体形的砷化镓等半导体材料制成的。量子点40401镶嵌在量子点衬底量子点双包层光纤内芯404上。
本发明多波长刺猬量子点双包层光纤放大器件的工作过程是泵浦光源1输出能量经光纤耦合器2和谐振腔镜3进入量子点双包层光纤4中，对量子点双包层光纤内芯404和量子点双包层光纤中间层403内镶嵌的量子点40401进行激发，量子点中的电子被激发的能级间隔为 其中 h是普朗克常数，m*是量子点有效质量，A是量子点面积。实现粒子数反转后的量子点被往返于谐振腔间的光子激发而受激辐射，产生激光。光致发光的强度为IPL(U)NP1(1+γ1t/γr)1(1+γα/γPL)--(2)]]>其中IPL是发光强度，N是量子点数，P是泵浦强度，γ1t是上能级的弛豫速率，γr是遂穿速率，γ0t是从上能级到基态能级的遂道速率，γPL是电子空穴复合速率。结合(1)式和(2)式设计不同量子点的形状，大小及数量，根据需要选择谐振腔镜3和5的结构，控制发射光的波长范围及强度。
放大泵浦光源7从量子点双包层光纤4的侧面进行泵浦，对量子点产生的激光的行波进行放大。放大后的激光经光纤耦合器6耦合输出。
在
图1所示的装置中，输入光Is为800-1064nm，能量为1nJ，泵浦能量为20mJ，量子点工作介质为砷化镓，量子点形状为三角锥体形，排列在光纤内芯周围，光纤内芯直径为9μm，量子点间距为300nm，量子点直径为100nm。输出光Is′波长800nm-1064nm的能量为10mJ。
权利要求
1.一种多波长刺猬量子点双包层光纤放大器件，其特征在于该装置依光传播方向为序依次包括泵浦光源(1)、光纤耦合器(2)、谐振腔镜(3)、量子点双包层光纤(4)、谐振腔镜(5)、光纤耦合器(6)，在该量子点双包层光纤(4)的一侧还有泵浦光源(7)。
2.根据权利要求1所述的多波长刺猬量子点双包层光纤放大器件，其特征在于该量子点双包层光纤(4)是自内向外依次由内芯(404)、中间层(403)、外层(402)是掺有稀有元素的玻璃材料，或是石英材料制成的，相应的折射率分别为n0、n1、n2，并且n0＞n1＞n2，该量子点双包层光纤(4)的外包层(401)是橡胶材料制成的，其量子点(40401)镶嵌在量子点衬底量子点双包层光纤内芯(404)上。
3.根据权利要求2所述的多波长刺猬量子点双包层光纤放大器件，其特征在于所述的量子点(40401)是砷化镓等半导体材料制成的。
4.根据权利要求3所述的多波长刺猬量子点双包层光纤放大器件，其特征在于所述的量子点(40401)的形状可为半球形、球形、金字塔形、抛物面形或立方体形。
5.根据权利要求1所述的多波长刺猬量子点双包层光纤放大器件，其特征在于该泵浦光源(1)是氙灯，或是固体激光器、二极管激光器、光纤激光器、半导体激光器。
6.根据权利要求1所述的多波长刺猬量子点双包层光纤放大器件，其特征在于该光纤耦合器(2，6)是由微透镜光学元件和电子元件组成的光电系统、或是管筒和微透镜光学元件光学系统。
7.根据权利要求1所述的多波长刺猬量子点双包层光纤放大器件，其特征在于该谐振腔镜(3，5)是由平面镜组成的、或是平凹透镜组成的、或是平凸透镜组成的、或是双凹透镜组成的、或是双凸透镜组成的、或是凹凸透镜组成的系统。
全文摘要
一种多波长刺猬量子点双包层光纤放大器件，其特征在于该装置沿光传播方向依次包括泵浦光源、光纤耦合器、谐振腔镜、量子点双包层光纤、谐振腔镜、光纤耦合器，在该量子点双包层光纤的一侧还有泵浦光源。该量子点双包层光纤是自内向外依次由内芯、中间层、外层是掺有稀有元素的玻璃材料，或是石英材料制成的，相应的折射率分别为n
文档编号G02F1/39GK1474223SQ0314211
公开日2004年2月11日 申请日期2003年8月8日 优先权日2003年8月8日
发明者金石琦 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所