熔融法制备PbSe量子点钠硼铝硅酸盐玻璃

量子点掺杂玻璃是当前新型光通信材料研究的一个热点.用熔融法成功制备了PbSe量子点钠硼铝硅酸盐玻璃.用X射线衍射仪和透射电镜分析了玻璃中PbSe量子点的结晶、尺寸以及分布情况,并用紫外可见近红外分光光度仪和荧光光谱仪分析了PbSe量子点玻璃的吸收谱和荧光发射谱.结果表明,当热处理温度低于500℃时,玻璃没有荧光辐射.当...     

熔融二次热处理优化制备近红外钠硼铝硅酸盐PbSe量子点荧光玻璃

采用高温熔融法,经过两步退火热处理,在钠硼铝硅酸盐玻璃基底中成功合成了晶粒尺寸为3.63~4.33 nm、掺杂体积分数为2%的Pb Se量子点。用高温差热分析仪确定了最佳的热处理温度,用X射线衍射仪和透射电镜分析了玻璃中Pb Se量子点的结晶、尺寸和粒子分布情况。用分光光度仪和荧光光谱仪,观测了量子点玻璃的吸收谱和荧光发射谱。结果表明,第一次热处理时间在3~5 h之间,温度为500°C,玻璃才有荧光辐射,其辐射峰的半峰全宽为200 nm,峰值波长位于1220~1279 nm。第二次热处理的最佳时间为10 h,温度为540°C。给出了量子点尺寸关于第一次热处理时间的经验公式。提供的制备Pb Se量子点玻璃的方法和工艺数据,将为量子点玻璃拉制成光纤,制成高增益或宽带宽的新型光纤提供依据。     

本体聚合法制备PbSe/PMMA量子点光纤材料

通过本体聚合法,制备出以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为基底的PbSe量子点光纤材料PbSe/PMMA.用透射电镜(TEM)观测了PMMA中PbSe量子点的形貌特征,用紫外可见近红外分光光度仪和荧光光谱仪分析了吸收谱和荧光发射(PL)谱.结果表明,PbSe/PMMA材料中生成的PbSe量子点为近似球形、边界明晰、分布均匀...     

基于钠铝硼硅酸盐玻璃的近红外宽带PbSe量子点光纤放大器的实验实现

实验实现了基于钠铝硼硅酸盐玻璃的近红外PbSe量子点光纤放大器(QDFA),并在钠铝硼硅酸盐玻璃基底中,通过优化熔融-退火法的热处理条件,制备中心粒径为4.08～5.88 nm的PbSe量子点光纤。该QDFA由量子点光纤、波分复用器、隔离器、抽运源等构成。实验表明:QDFA在1260～1380 nm区间实现了信号光的放大,增益波长区间与量子点的粒径大小有关。当输入信号光功率为-17 dBm时,输出信号光增益为16.4 dB,-3 dB带宽达80 nm。实验观测到明显的激励阈值和增益饱和现象。与常规的掺铒光纤放大器以及少模掺铒光纤放大器相比,本研究的QDFA的激励阈值低、带宽大、噪声小。本研究设计的PbSe-QDFA为扩展光纤通信波段和工业化应用提供了一种新的途径。     

较高浓度PbSe量子点硅酸盐玻璃的制备及光学表征

采用高温熔融-热处理法,以ZnSe作为PbSe量子点的硒源,成功制备了较高浓度的PbSe量子点硅酸盐玻璃。透射电子显微镜(TEM)测试表明,量子点在玻璃基质中的体积比高达2%～4%,高于采用Se作为硒源时的掺杂体积比。X射线衍射(XRD)测试表明,PbSe量子点呈立方晶体结构。光致发光(PL)光谱测试表明,量子点有强烈的荧光发射,发光波长半峰全宽(FWHM)覆盖1400～2600nm,其PL峰值强度和FWHM均大于以Se为硒源时的情形。以ZnSe代替Se作为PbSe量子点的硒源,可有效避免Se组分的高温挥发,同时,残余Zn形成的ZnO有利于玻璃中PbSe量子点的析晶,从而提高了PbSe量子点在玻璃中的含量。该PbSe量子点玻璃,可用来进一步制备成超带宽、高增益的红外光纤放大器。     

基于钠铝硼硅酸盐玻璃的近红外宽带PbSe量子点光纤的光传输特性

用高温熔融二次热处理法,制备了钠铝硼硅酸盐PbSe量子点玻璃及量子点光纤。光纤中量子点的尺寸为4.73 nm±0.25 nm,吸收和辐射峰分别位于1450 nm和1500 nm。测量了量子点光纤的吸收谱、光致荧光(PL)光谱、PL峰值光强随抽运功率的变化,以及980 nm抽运功率在光纤中的衰减系数、PL峰值光强和PL峰值波长随光纤长度的变化。确定了量子点光纤随波长变化的衰减系数、抽运激励阈值功率和饱和功率。从能级跃迁、表面效应等方面解释了实验现象。     

基于钠硼铝硅酸盐玻璃的PbSe量子点红外单模光纤激光

根据实验制备的钠硼铝硅酸盐PbSe量子点玻璃及其透射电子显微镜(TEM)图、吸收谱和发射谱,计算机数值模拟了以PbSe量子点作为激活增益介质的红外单模光纤激光。应用遗传算法,通过数值求解粒子数速率方程和激光谐振腔振荡方程,优化计算了量子点光纤激光器(QDFL)的最佳抽运波长、光纤长度、掺杂浓度及出射镜反射率。结果表明:饱和抽运功率为2 W,在1676nm激光波长处,QDFL最大输出功率可达1.36 W,抽运效率达68%。与通常的掺稀土离子(Yb3+、Er3+)的光纤激光器相比,QDFL具有抽运效率高、激励阈值低、掺杂密度可调、光纤饱和长度短等特点。由于量子点辐射波长的尺寸依赖特性,容易形成多波长激射或波长可调的新型激光器。     

低浓度掺杂CdSe/ZnS量子点光纤光致荧光光谱特性研究

制备了一种半导体量子点CdSe/ZnS低浓度掺杂的光纤,测量了不同掺杂浓度和不同光纤长度下光纤出射端的光致荧光光谱,分析了掺杂光纤长度和浓度对量子点光纤荧光光谱特性的影响.结果表明,与掺入光纤前相比,光纤中的量子点荧光发射峰值波长出现红移.在掺杂光纤长度为1~20 cm和掺杂浓度为(0.33~2.5)×10－2mg/mL的实验范围内,红移量随着掺杂光纤长度的增加和掺杂浓度的提高而增大.对给定的激励功率,荧光发射峰值强度对应有一个最佳的量子点光纤长度.对于给定的量子点光纤长度,荧光发射峰值强度对应有一个最佳的量子点掺杂浓度.     

CdS_xSe_(1-x)/ZnS(核/壳)量子点的光谱截面及其掺杂光纤的传光特性

测量了不同组份比例x的CdS_xSe_(1-x)/ZnS(核/壳)量子点的吸收谱和发射谱,确定了量子点的吸收系数、吸收截面和发射截面.量子点吸收截面随粒径的增大而增大、随x的增大而减小.采用紫外固化胶,制备了掺杂浓度为0.1~5mg/mL的CdS_(0.4)Se_(0.6)/ZnS量子点光纤,测量了不同掺杂浓度量子点光纤中473nm泵浦功率的吸收衰减速率.吸收衰减速率和吸收截面弱关联于掺杂浓度.测量了光致荧光光谱强度随光纤长度和量子点浓度的变化.量子点光纤的光致荧光峰值强度随掺杂浓度和光纤长度变化而变化,且存在一个与最大峰值强度对应的饱和掺杂浓度和光纤长度.本文的实验结果有助于进一步构建新型的CdS_xSe_(1-x)/ZnS量子点增益型光电子器件.     

CdSe量子点凝胶快速制备及其光谱特性

以水为反应溶剂,采用NaBH₄还原SeO₂并与过量CdSO₄反应,制备CdSe量子点凝胶。所得CdSe量子点凝胶直接干燥即得到固态粉体,若用聚乙二醇或谷胱甘肽等作为分散修饰剂可方便的转化成相应的溶胶,制备方法快速简单、成本低。CdSe量子点凝胶、粉体、溶胶均具有良好的光致发光特性,且性质稳定。结果表明反应物CdSO₄与SeO₂用量的摩尔比（Cd/Se值）和反应温度影响CdSe量子点的荧光特性。当制备凝胶的Cd/Se值由2.4:1增加12:1时,CdSe量子点-聚乙二醇溶胶的荧光强度增加,荧光发射峰由560nm红移到610nm;当制备凝胶的反应温度由40℃增加到90℃时,CdSe量子点-聚乙二醇溶胶的荧光发射峰由560nm红移到600nm。CdSe量子点-聚乙二醇溶胶的荧光量子产率20%左右。     

较高掺杂浓度下CdSe/ZnS量子点光纤光致荧光光谱

制备了一种较高浓度掺杂的CdSe/ZnS量子点掺杂光纤.测量了不同掺杂浓度和不同光纤长度下的量子点光纤光致荧光光谱,得剑了荧光峰值增益最大时的量子点掺杂浓度和光纤长度.与低浓度掺杂光纤相比,较高掺杂浓度光纤中的荧光峰值光强明显提高.荧光峰值光强随光纤长度的变化在短距离内(L<1 cm)急剧上升,之后缓慢均匀下降.波长473 nm激励光强随光纤}乏度的变化呈指数形式衰减,消光系数为0.26～1.02 cm-1.在给定激励光强和激励波长的条件下,光纤中可达到最大荧光辐射的晕子点总数为一恒量.光纤中的荧光峰值波长存在红移,红移大小约8～15 nm,红移量与掺杂浓度以及光纤长度有关.这些实验结果可为今后量子点光纤放大器的研制提供参考.     

An optical fiber glass containing PbSe quantum dots

An optical fiber material, sodium-aluminum-borosilicate glass doped with PbSe quantum dots (QDs) is synthesized by a high-temperature melting method. Crystallization, size distribution and absorption-photoluminescence (PL) of this material are observed by XRD, TEM, and spectrometer respectively. The obtained results indicate that the glass contains QDs in diameter of 6-13 nm depending on the heat-treatment temperature and with a higher doped concentration than those available. It shows an enhanced PL, widened FWHM (275-808 nm), obvious Stokes shift (20-110 nm), with the PL peak wavelength located within 1676-2757 nm depending on the size of QD. The glass is fabricated into an optical fiber in diameter of 10-70 μm and length of 1 m, with pliability and ductility similar to usual SiO₂ fibers. It can be easily fused and spliced with SiO₂ fibers due to a small difference of melting point between them. Characterized by high doped concentration and broad FWHM, this study suggests that the glass can be applied to designing novel broadband fiber amplifiers working in C-L waveband.     

Mn掺杂Zn-In-S量子点的制备及发光性质研究

制备了Mn掺杂Zn-In-S量子点并研究了Zn/In的量比和反应温度对其发光性质的影响。在Mn掺杂的Zn-In-S量子点的发光谱中观测到一个600 nm发光带。通过改变Zn/In的量比,掺杂量子点的吸收带隙可从3.76 e V(330 nm)调谐到2.82 e V(440 nm),但600 nm发光峰的波长只有略微移动。这些掺杂量子点的最长荧光寿命为2.14 ms。当反应温度从200℃增加到230℃时,掺杂量子点的发光强度增加并达到最大值;而继续升高温度至260℃时,发光强度迅速减弱。此外,测量了Mn掺杂Zn-In-S量子点的变温发光光谱。发现随着温度的升高,发光峰位发生蓝移,发光强度明显下降。分析认为,Mn掺杂Zn-In-S量子点的600 nm发光来自于Mn2+离子的4T1和6A1之间的辐射复合。     

PbSe量子点液芯光纤的温度效应

采用三能级系统的速率方程和功率传输方程并考虑温度对各项参数的影响,求解在不同的光纤长度和量子点掺杂浓度时,3.3nm PbSe量子点液芯光纤的发射光谱随温度的变化。发现当光纤长度不同时,随着温度的升高,光谱的峰值位置以相近的速率发生红移,光谱的峰值强度下降。对于较长的光纤,其光强随温度升高的衰减速率较大。当掺杂浓度不同时,随着温度的升高,光谱的峰值位置以相近的速率发生红移,峰值强度以相近的速率衰减。     

集成电路芯片温度依赖的PbSe量子点PL光谱研究

制备了3.6,5.1和6.0 nm三种尺寸的胶体PbSe量子点,并对其光学特性进行实验研究。在室温条件下,实验发现小尺寸胶体PbSe量子点的光致发光光谱随温度升高发生红移; 大尺寸胶体PbSe量子点的光致发光光谱随温度升高发生蓝移。以PbSe量子点温度依赖的光致发光光谱特性为基础,提出一种新型的集成电路芯片温度检测方法。这种新型的温度检测方法是将胶体PbSe量子点沉积在集成电路板表面,使用激光器发射出平行激光束,使芯片表面的胶体PbSe量子点层光致发光,通过红外光谱仪接收光致发光光谱,实现温度的检测;利用图像采集系统对芯片表面特定微小区域成像,实现微米尺度区域的温度检测。实验结果表明,测量精度为±3 ℃,其相对误差不大于5％。     

热处理温度对ZnO∶Al薄膜性能的影响

利用溶胶-凝胶技术在玻璃衬底上制备了ZnO∶Al薄膜,表征了薄膜的结构、光透过和光致发光特性,探讨了热处理温度对薄膜晶体结构和光学性质的影响.结果表明,在热分解温度400 ℃和退火温度600 ℃时,ZnO∶Al薄膜的C轴择优取向明显,透过率较高.在热处理温度400 ℃情况下,激发波长340 nm的光致发光谱中有三个发光中心,紫外发光强度随退火温度的升高先升高后下降,500 ℃时发光强度最强.其它两个发光峰的强度随退火温度的升高而降低甚至消失.激发波长不同,ZnO∶Al薄膜的发光中心和强度均发生变化.     

PMMA基底CdSe量子点光纤材料的制备及其光谱

塑料光纤在成本、光纤到户和短距离通信等方面与石英光纤相比具有优越性.在塑料光纤基底中掺人某些光放大介质(如量子点),可以制备出塑料光纤放大器.目前,对于量子点掺杂的塑料光纤材料的光学性能的研究还很少.报导了一种以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为基底的CdSe量子点光纤材料CdSe/PMMA.紫外-可见-近红外吸收谱以及荧...     

CdSeS量子点的光吸收谱亚结构和光致发光激发谱分析

用光致发光激发(PLE)谱分析吸收谱的亚结构。实验样品是共熔法制备的CdSeS量子点玻璃,量子点的生长时间分别为2h和4h,高分辨透射电子显微镜(HRTEM)分析得到样品中量子点的平均直径分别为3．6nm和3．8nm。在室温下对样品进行了光吸收谱和光致发光激发谱研究。光吸收谱显示了量子尺寸效应,光致发光激发谱中低能端有两个明显的峰。考虑价带简并以及电子与空穴之间的相互作用,通过理论分析和数值计算,得到1S3/2-1Se和2S3/2-1Se的跃迁能量及其随量子点半径的变化,由此确认光致发光激发谱中的两个峰分别为1S3/2-1Se和2S3/2-1Se跃迁。