一种基于半导体量子点的光脉冲自相似放大装置
成果类型:: 发明专利
发布时间: 2022-10-21 14:59:53
光脉冲自相似放大能够很好地解决光脉冲放大过程中的非线性啁啾问题,可以得到高强度、高质量的光脉冲。光脉冲自相似放大是由于光纤的非线性特性作用所产生的一种渐进型脉冲,此脉冲的能量能够被显著放大,而且具有很强的线性啁啾。特别地,由于光脉冲自相似放大的特性只与入射脉冲的初始能量和光纤参数有关,而与入射脉冲的形状无关,因此,光脉冲自相似放大能有效的提高输出脉冲的功率。另外,在高功率传输时,自相似光脉冲还具有抵御光波分裂的能力。正因为自相似光脉冲具有上述优点,光脉冲自相似放大对于光纤通信的发展具有重要的应用意义和价值。本发明提供了一种基于半导体量子点的光脉冲自相似放大装置,属于光纤通讯技术领域。包括光脉冲源、泵浦源、光耦合器、光展宽器、半导体量子点、光压缩器、输出光束;所述光脉冲源、所述泵浦源的输出连接至所述光耦合器的输入,所述光耦合器的输出与所述光展宽器的输入连接、所述光展宽器的输出连接所述半导体量子点的输入、所述半导体量子点的输出与所述光压缩器的输入连接,所述光压缩器的输出即为自相似放大光脉冲。本发明具有能够提高光脉冲的能量及质量等优点。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现:一种基于半导体量子点的光脉冲自相似放大装置,其特征在于:包括光脉冲源、泵浦源、光耦合器、光展宽器、半导体量子点、光压缩器、输出光束;所述光脉冲源、所述泵浦源的输出连接至所述光耦合器的输入,所述光耦合器的输出与所述光展宽器的输入连接、所述光展宽器的输出连接所述半导体量子点的输入、所述半导体量子点的输出与所述光压缩器的输入连接,所述光压缩器的输出即为自相似放大光脉冲;所述光脉冲源为需要放大的信号光源、所述泵浦源为本光放大系统提供外部能量,所述光脉冲源与所述泵浦源的两光束通过所述光耦合器耦合为一个光束传递到由所述光展宽器、所述半导体量子点、所述光压缩器构成的光脉冲自相似放大装置中,所述输出光束即为所述光脉冲的自相似放大光脉冲。进一步的,所述半导体量子点由环氧树脂、半导体波导、量子点构成,所述环氧树脂为所述半导体量子点外部封装,在输入、输出光束对应位置设置有通光孔,所述半导体波导由ZnSe材料构成,所述量子点由CdSe材料构成;进一步的,所述半导体波导为1mm厚度的ZnSe平面半导体波导,所述量子点为在所述半导体波导中掺杂CdSe量子点得到。
该技术属于光纤通信技术领域。目前对自相似光脉冲放大的装置及技术采用掺镱光纤作为增益介质实施光脉冲的自相似放大。然而,这种光脉冲自相似放大系统为了给自相似演化提供足够长的演化距离,一般需要较长的掺镱光纤作为增益介质,这就一方面需要更多的掺镱光纤材料,增大了生产耗材和成本;另一方面导致更容易产生受激拉曼效应,从而限制光脉冲自相似放大的输出能量。
该技术针对光脉冲自相似放大现有技术存在的需要较长增益介质的问题,提出一种基于半导体量子点波导的光脉冲自相似放大装置,可进一步提高光脉冲的能量及质量。该技术在光纤通信技术领域具有良好的应用前景。
该技术研发团队由湖北科技学院光电技术工程中心的2位教授、2位副教授、1位讲师和1位主管技师组成,其中5人为相关专业博士,具有较强的研究水平。在前期的研究工作中已经形成了分工合理、合作紧密的小型研究团队。研究队伍还建立了光电实验室,该实验室有大二大三学生20名,经常参加各类学科竞赛并获奖。
该项技术负责人为湖北科技学院王可畏副教授,华中科技大学博士。共发表学术论文、专利50余篇,其中第一作者发表SCI论文6篇,中文核心1篇、教研论文7篇,发表发明专利8项、实用新型17项。
该技术成果投入的经费约为20000元,能实现自相似光脉冲的快速放大,放大速度比传统半导体光放大器更具有优势。这意味着将光信号放大到相同的倍数,设计所需的量子点半导体光放大器材料远比传统半导体光放大器要少得多。这将节约大量生产耗材和成本,获得更多的经济和社会效益。该技术具有推广性好等优点,具备良好的经济效益。
本团队有该项目的自主知识产权及掌握了核心技术,希望以技术入股或技术合作方式合作,资金需求为60万元,主要用于基于该专利的光脉冲放大装置的设计、制作、升级,期望将该项目打造成高性能光脉冲放大装置设备商品。