一種基於量子點材料的全光波長轉換器的製造方法
2024-02-18 09:20:15 1
一種基於量子點材料的全光波長轉換器的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基於量子點材料的全光波長轉換器。利用波長轉換器可以增加10%～40%的波長重用率，但傳統的全光波長轉換器穩定性差或轉換效率低。本實用新型包括可調諧連續波長雷射器、第一光連接器、量子點材料、第二光連接器和光譜儀；可調諧連續波長雷射器的輸出端通過第一光纖與第一光連接器的輸入端連接；第一光連接器的輸出端與量子點材料的輸入端連接；量子點材料的輸出端與第二光連接器的輸入端連接；第二光連接器的輸出端通過第二光纖與光譜儀的輸入端連接。本實用新型利用量子點材料的寬吸收譜、窄發射譜的特點來實現光網絡中傳輸的某一波長的輸入信號光轉換為另一波長的輸出信號光，波長轉換範圍寬、穩定性好。
【專利說明】一種基於量子點材料的全光波長轉換器
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於光信息【技術領域】，涉及全光波長轉換器，具體涉及一種基於量子點材料的全光波長轉換器。
【背景技術】
[0002]從目前的研究和試驗進展來看，波分復用(WDM)波長路由光網絡可能成為建設下一代寬帶網絡的首選技術。它利用了光纖傳輸鏈路的巨大帶寬，網絡節點處採用光分插復用器(OADM)或光交叉連接設備(OXC)在光層終端之間建立光連接，即光通道，而同一光纖中的不同光通道必須分配不同的波長，這是保證網絡能夠正常運行的限制條件之一。如果網絡節點沒有波長變換，則光通道在兩個終端之間的所有鏈路上必須使用同一波長，這就是所謂的波長一致性約束；如果節點具有波長變換功能，則此時構成的是端到端之間邏輯上的光通路，稱為虛光路。網絡中能使用的波長數目是有限的，而且，隨著波長數目的增加，網絡節點所需器件的規模和成本也隨之增加，同時也增加了網絡管理的難度。所以在光網絡中，波長重用是非常重要的問題，而在目前大多數關於選路與波長分配(RWA)研究的光網絡拓撲模型中，均假設不考慮波長轉換。即要建立一個連接，就要求路由所經過的鏈路上有相同的空閒信道，這樣波長重用率不是很高。利用波長轉換器可以增加10%?40%的波長重用率。
[0003]傳統的全光波長轉換器(如SOA-XGM和S0A-FWM)大多是基於增益介質的非線性效應來實現的。這些波長轉換器由於穩定性差或轉換效率低等不足而一直沒有實用化。
[0004]量子點是將電子的運動限制在納米尺寸的三維結構中，其典型尺度為幾個納米到幾十個納米之間，其具有的獨特性質:很好的光穩定性、寬的激發譜、窄的發射譜和較大的斯託克斯位移等。
【發明內容】
[0005]本實用新型的目的是針對現有技術的不足，提供一種基於量子點材料的全光波長轉換器，該全光波長轉換器具有設計成本低、可靠性強、光穩定性好、寬的激發譜、窄的發射譜、較大的斯託克斯位移等特點。
[0006]本實用新型包括可調諧連續波長雷射器、第一光連接器、量子點材料、第二光連接器和光譜儀；所述可調諧連續波長雷射器的輸出端通過第一光纖與第一光連接器的輸入端連接；第一光連接器的輸出端與量子點材料的輸入端連接；量子點材料的輸出端與第二光連接器的輸入端連接；第二光連接器的輸出端通過第二光纖與光譜儀的輸入端連接。
[0007]所述的可調諧連續波長雷射器發出的輸入信號光的波長範圍為1470?1580nm。
[0008]所述的量子點材料為PbS,量子點材料3的量子點尺寸大小在2?9nm,吸收峰值寬度為800?1800nm，輻射光譜範圍為1450?1610nm。
[0009]本實用新型的有益效果:
[0010]1、利用量子點材料的寬吸收譜、窄發射譜的特點來實現光網絡中傳輸的某一波長的輸入信號光轉換為另一波長的輸出信號光。當一束光照射到半導體材料上，激發的電子從導帶躍遷到價帶，從而發射光子。由於受量子點尺寸效應和介電限域效應的影響，量子點顯示出獨特的發光特性，量子點的發光波長根據量子點尺寸的不同而不同，尺寸越小，發射光的波長越小，所以可以調節量子點尺寸得到需要的波長範圍。
[0011]2、按照全光方式運行而沒有利用OEO方案，也不涉及到泵浦光，直接對輸入信號光進行變換。
[0012]3、利用量子點材料的寬吸收譜特性，本實用新型可用於將中紅外波段的光信號轉換到L波段來進行後續的光電轉換和信號處理。
[0013]4、結構簡單、成本低、易於光纖系統集成、波長轉換範圍寬、穩定性好，特別適用於光網絡系統中。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的系統結構框圖；
[0015]圖2為本實用新型中量子點尺寸為5.3nm時的量子點材料的吸收光譜及輻射光譜圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。
[0017]如圖1所示，一種基於量子點材料的全光波長轉換器包括可調諧連續波長雷射器1、第一光連接器2、量子點材料3、第二光連接器4和光譜儀5 ;可調諧連續波長雷射器I的輸出端通過第一光纖6與第一光連接器2的輸入端連接；第一光連接器2的輸出端與量子點材料3的輸入端連接；量子點材料3的輸出端與第二光連接器4的輸入端連接；第二光連接器4的輸出端通過第二光纖7與光譜儀5的輸入端連接。
[0018]可調諧連續波長雷射器I發出的輸入信號光的波長在1470?1580nm範圍內都可以選擇；量子點材料3為PbS,量子點材料3的量子點尺寸大小在2?9nm內都可以選擇，對應的吸收峰值寬度為800?1800nm，輻射光譜範圍為1450?1610nm。
[0019]該基於量子點材料的全光波長轉換器的工作流程:
[0020]可調諧連續波長雷射器I模擬待轉換的輸入信號光，通過第一光連接器2照射到封裝好的量子點材料3中，由於量子點材料4具有寬吸收譜、窄激發譜的特點，當輸入信號光落入吸收譜範圍內，量子點材料4吸收輸入信號光的能量,然後激發一個不同於輸入信號光的窄輻射光波，實現波長的轉換，轉換後的光經過第二光連接器4輸出到光譜儀5上。
[0021]該基於量子點材料的全光波長轉換器進行波長轉換的過程:
[0022]1、根據待轉換的輸入信號光波長大小，選擇量子點材料3的量子點尺寸大小。如圖2所示，當量子點尺寸為5.3nm時，量子點材料3對應的吸收波長範圍為1000?1700nm，其窄福射波長在1500nm附近。
[0023]2、根據待轉換的輸入信號光功率大小，選擇合適的量子點材料3，使得轉換效率較聞。
[0024]該基於量子點材料的全光波長轉換器可以在一個較寬的波長範圍內實現波長轉換。其轉換範圍受到量子點材料的量子點尺寸影響，隨著量子點材料的發展，將會得到更穩定的輸出和更高的轉換效率，其應用將更加廣泛。
[0025]根據量子點材料的量子點尺寸大小不同，該基於量子點材料的全光波長轉換器還可實現中紅外波段到L波段之間的轉換，從而解決中紅外波段的一些技術瓶頸，如可將中紅外波段的調製和解調轉換到L波段進行調製和解調。
【權利要求】
1.一種基於量子點材料的全光波長轉換器，包括可調諧連續波長雷射器、第一光連接器、量子點材料、第二光連接器和光譜儀，其特徵在於: 所述可調諧連續波長雷射器的輸出端通過第一光纖與第一光連接器的輸入端連接；第一光連接器的輸出端與量子點材料的輸入端連接；量子點材料的輸出端與第二光連接器的輸入端連接；第二光連接器的輸出端通過第二光纖與光譜儀的輸入端連接。
2.根據權利要求1所述的一種基於量子點材料的全光波長轉換器，其特徵在於:所述的可調諧連續波長雷射器發出的輸入信號光的波長範圍為1470?1580nm。
3.根據權利要求1所述的一種基於量子點材料的全光波長轉換器，其特徵在於:所述的量子點材料為PbS，量子點材料(3)的量子點尺寸大小在2?9nm，吸收峰值寬度為800?1800nm，輻射光譜範圍為1450?1610nm。
【文檔編號】G02F2/00GK203616562SQ201320781465
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年12月3日 優先權日:2013年12月3日
【發明者】周雪芳, 劉亞慶, 孫五九, 付臣進 申請人:杭州電子科技大學