一種基于量子點(diǎn)材料的全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于量子點(diǎn)材料的全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器。利用波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器可以增加10%～40%的波長(zhǎng)重用率，但傳統(tǒng)的全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器穩(wěn)定性差或轉(zhuǎn)換效率低。本實(shí)用新型包括可調(diào)諧連續(xù)波長(zhǎng)激光器、第一光連接器、量子點(diǎn)材料、第二光連接器和光譜儀；可調(diào)諧連續(xù)波長(zhǎng)激光器的輸出端通過(guò)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(diǎn)材料的輸入端連接；量子點(diǎn)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(guò)第二光纖與光譜儀的輸入端連接。本實(shí)用新型利用量子點(diǎn)材料的寬吸收譜、窄發(fā)射譜的特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)哪骋徊ㄩL(zhǎng)的輸入信號(hào)光轉(zhuǎn)換為另一波長(zhǎng)的輸出信號(hào)光，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換范圍寬、穩(wěn)定性好。
【專利說(shuō)明】一種基于量子點(diǎn)材料的全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于光信息【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，具體涉及一種基于量子點(diǎn)材料的全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002]從目前的研究和試驗(yàn)進(jìn)展來(lái)看，波分復(fù)用(WDM)波長(zhǎng)路由光網(wǎng)絡(luò)可能成為建設(shè)下一代寬帶網(wǎng)絡(luò)的首選技術(shù)。它利用了光纖傳輸鏈路的巨大帶寬，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處采用光分插復(fù)用器(OADM)或光交叉連接設(shè)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(zhǎng)，這是保證網(wǎng)絡(luò)能夠正常運(yùn)行的限制條件之一。如果網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)沒(méi)有波長(zhǎng)變換，則光通道在兩個(gè)終端之間的所有鏈路上必須使用同一波長(zhǎng)，這就是所謂的波長(zhǎng)一致性約束；如果節(jié)點(diǎn)具有波長(zhǎng)變換功能，則此時(shí)構(gòu)成的是端到端之間邏輯上的光通路，稱為虛光路。網(wǎng)絡(luò)中能使用的波長(zhǎng)數(shù)目是有限的，而且，隨著波長(zhǎng)數(shù)目的增加，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)所需器件的規(guī)模和成本也隨之增加，同時(shí)也增加了網(wǎng)絡(luò)管理的難度。所以在光網(wǎng)絡(luò)中，波長(zhǎng)重用是非常重要的問(wèn)題，而在目前大多數(shù)關(guān)于選路與波長(zhǎng)分配(RWA)研究的光網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ椭?，均假設(shè)不考慮波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換。即要建立一個(gè)連接，就要求路由所經(jīng)過(guò)的鏈路上有相同的空閑信道，這樣波長(zhǎng)重用率不是很高。利用波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器可以增加10%?40%的波長(zhǎng)重用率。
[0003]傳統(tǒng)的全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器(如SOA-XGM和S0A-FWM)大多是基于增益介質(zhì)的非線性效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這些波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器由于穩(wěn)定性差或轉(zhuǎn)換效率低等不足而一直沒(méi)有實(shí)用化。
[0004]量子點(diǎn)是將電子的運(yùn)動(dòng)限制在納米尺寸的三維結(jié)構(gòu)中，其典型尺度為幾個(gè)納米到幾十個(gè)納米之間，其具有的獨(dú)特性質(zhì):很好的光穩(wěn)定性、寬的激發(fā)譜、窄的發(fā)射譜和較大的斯托克斯位移等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于量子點(diǎn)材料的全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，該全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器具有設(shè)計(jì)成本低、可靠性強(qiáng)、光穩(wěn)定性好、寬的激發(fā)譜、窄的發(fā)射譜、較大的斯托克斯位移等特點(diǎn)。
[0006]本實(shí)用新型包括可調(diào)諧連續(xù)波長(zhǎng)激光器、第一光連接器、量子點(diǎn)材料、第二光連接器和光譜儀；所述可調(diào)諧連續(xù)波長(zhǎng)激光器的輸出端通過(guò)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(diǎn)材料的輸入端連接；量子點(diǎn)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(guò)第二光纖與光譜儀的輸入端連接。
[0007]所述的可調(diào)諧連續(xù)波長(zhǎng)激光器發(fā)出的輸入信號(hào)光的波長(zhǎng)范圍為1470?1580nm。
[0008]所述的量子點(diǎn)材料為PbS,量子點(diǎn)材料3的量子點(diǎn)尺寸大小在2?9nm,吸收峰值寬度為800?1800nm，輻射光譜范圍為1450?1610nm。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果:
[0010]1、利用量子點(diǎn)材料的寬吸收譜、窄發(fā)射譜的特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)哪骋徊ㄩL(zhǎng)的輸入信號(hào)光轉(zhuǎn)換為另一波長(zhǎng)的輸出信號(hào)光。當(dāng)一束光照射到半導(dǎo)體材料上，激發(fā)的電子從導(dǎo)帶躍遷到價(jià)帶，從而發(fā)射光子。由于受量子點(diǎn)尺寸效應(yīng)和介電限域效應(yīng)的影響，量子點(diǎn)顯示出獨(dú)特的發(fā)光特性，量子點(diǎn)的發(fā)光波長(zhǎng)根據(jù)量子點(diǎn)尺寸的不同而不同，尺寸越小，發(fā)射光的波長(zhǎng)越小，所以可以調(diào)節(jié)量子點(diǎn)尺寸得到需要的波長(zhǎng)范圍。
[0011]2、按照全光方式運(yùn)行而沒(méi)有利用OEO方案，也不涉及到泵浦光，直接對(duì)輸入信號(hào)光進(jìn)行變換。
[0012]3、利用量子點(diǎn)材料的寬吸收譜特性，本實(shí)用新型可用于將中紅外波段的光信號(hào)轉(zhuǎn)換到L波段來(lái)進(jìn)行后續(xù)的光電轉(zhuǎn)換和信號(hào)處理。
[0013]4、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、易于光纖系統(tǒng)集成、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換范圍寬、穩(wěn)定性好，特別適用于光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0015]圖2為本實(shí)用新型中量子點(diǎn)尺寸為5.3nm時(shí)的量子點(diǎn)材料的吸收光譜及輻射光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0017]如圖1所示，一種基于量子點(diǎn)材料的全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器包括可調(diào)諧連續(xù)波長(zhǎng)激光器1、第一光連接器2、量子點(diǎn)材料3、第二光連接器4和光譜儀5 ;可調(diào)諧連續(xù)波長(zhǎng)激光器I的輸出端通過(guò)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(diǎn)材料3的輸入端連接；量子點(diǎn)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(guò)第二光纖7與光譜儀5的輸入端連接。
[0018]可調(diào)諧連續(xù)波長(zhǎng)激光器I發(fā)出的輸入信號(hào)光的波長(zhǎng)在1470?1580nm范圍內(nèi)都可以選擇；量子點(diǎn)材料3為PbS,量子點(diǎn)材料3的量子點(diǎn)尺寸大小在2?9nm內(nèi)都可以選擇，對(duì)應(yīng)的吸收峰值寬度為800?1800nm，輻射光譜范圍為1450?1610nm。
[0019]該基于量子點(diǎn)材料的全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的工作流程:
[0020]可調(diào)諧連續(xù)波長(zhǎng)激光器I模擬待轉(zhuǎn)換的輸入信號(hào)光，通過(guò)第一光連接器2照射到封裝好的量子點(diǎn)材料3中，由于量子點(diǎn)材料4具有寬吸收譜、窄激發(fā)譜的特點(diǎn)，當(dāng)輸入信號(hào)光落入吸收譜范圍內(nèi)，量子點(diǎn)材料4吸收輸入信號(hào)光的能量,然后激發(fā)一個(gè)不同于輸入信號(hào)光的窄輻射光波，實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的光經(jīng)過(guò)第二光連接器4輸出到光譜儀5上。
[0021]該基于量子點(diǎn)材料的全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的過(guò)程:
[0022]1、根據(jù)待轉(zhuǎn)換的輸入信號(hào)光波長(zhǎng)大小，選擇量子點(diǎn)材料3的量子點(diǎn)尺寸大小。如圖2所示，當(dāng)量子點(diǎn)尺寸為5.3nm時(shí)，量子點(diǎn)材料3對(duì)應(yīng)的吸收波長(zhǎng)范圍為1000?1700nm，其窄福射波長(zhǎng)在1500nm附近。
[0023]2、根據(jù)待轉(zhuǎn)換的輸入信號(hào)光功率大小，選擇合適的量子點(diǎn)材料3，使得轉(zhuǎn)換效率較聞。
[0024]該基于量子點(diǎn)材料的全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器可以在一個(gè)較寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換。其轉(zhuǎn)換范圍受到量子點(diǎn)材料的量子點(diǎn)尺寸影響，隨著量子點(diǎn)材料的發(fā)展，將會(huì)得到更穩(wěn)定的輸出和更高的轉(zhuǎn)換效率，其應(yīng)用將更加廣泛。
[0025]根據(jù)量子點(diǎn)材料的量子點(diǎn)尺寸大小不同，該基于量子點(diǎn)材料的全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器還可實(shí)現(xiàn)中紅外波段到L波段之間的轉(zhuǎn)換，從而解決中紅外波段的一些技術(shù)瓶頸，如可將中紅外波段的調(diào)制和解調(diào)轉(zhuǎn)換到L波段進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于量子點(diǎn)材料的全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，包括可調(diào)諧連續(xù)波長(zhǎng)激光器、第一光連接器、量子點(diǎn)材料、第二光連接器和光譜儀，其特征在于: 所述可調(diào)諧連續(xù)波長(zhǎng)激光器的輸出端通過(guò)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(diǎn)材料的輸入端連接；量子點(diǎn)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(guò)第二光纖與光譜儀的輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于量子點(diǎn)材料的全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，其特征在于:所述的可調(diào)諧連續(xù)波長(zhǎng)激光器發(fā)出的輸入信號(hào)光的波長(zhǎng)范圍為1470?1580nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于量子點(diǎn)材料的全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，其特征在于:所述的量子點(diǎn)材料為PbS，量子點(diǎn)材料(3)的量子點(diǎn)尺寸大小在2?9nm，吸收峰值寬度為800?1800nm，輻射光譜范圍為1450?1610nm。
【文檔編號(hào)】G02F2/00GK203616562SQ201320781465
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】周雪芳, 劉亞慶, 孫五九, 付臣進(jìn) 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)