一种量子点掺杂光纤制备装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种量子点掺杂光纤制备装置及方法，属于光通讯以及纳米材料技术领域。所述装置包括：多个卡槽、注射针头、显微镜设备、光固化装置和旋转装置，所述多个卡槽呈直线分布设置，用于固定空芯光纤，所述注射针头设置在所述多个卡槽中位于末端的卡槽的附近位置，所述显微镜设备以与所述空芯光纤空心圆周面相对的方式设置，所述光固化装置设置在所述空芯光纤的外围。本发明专利技术提供的量子点掺杂光纤制备装置及方法，简便易行，可满足不同类型、不同尺寸、不同浓度量子点掺杂光纤的制备。

A preparation device and method of quantum dot doped optical fiber

【技术实现步骤摘要】
一种量子点掺杂光纤制备装置及方法
本专利技术涉及光通讯以及纳米材料
，特别涉及一种量子点掺杂光纤制备装置及方法。
技术介绍
量子点是尺寸1-20nm的纳米晶粒，其内部电子或空穴在三维空间上受限，能级结构分立，具有量子尺寸效应、量子限域效应、表面效应等，已广泛应用于生物荧光标记、光催化、太阳能电池等领域。量子点的吸收、辐射谱几乎覆盖490-2300nm波段，因此量子点掺杂光纤是实现宽带发光的较好选择；同时通过改变量子点类型、尺寸能够实现吸收(辐射)峰位、全宽半高(FWHM)可控，工艺简单，为量子点掺杂微晶玻璃光纤中实现宽带可调谐发光开辟了新的途径。因此，将量子点应用于石英光纤制成量子点掺杂光纤，对新一代光纤放大器的研究具有重要意义，提供一种简便好用的量子点掺杂光纤制备装置及方法就显得尤为必要。典型的量子点材料有II-VI族二元化合物(CdS、CdSe)和I-III-VI族三元化合物(CuInS2、CuInSe2)。与二元化合物相比，四元Cu2ZnSnS4具有较高的光吸收系数(＞104cm-1)和适宜的禁带宽度(1.5eV)，且组成元素丰度大、安全无毒。已报道的量子点掺杂光纤均采用PbSe、CdSe、CdTe、CdS等二元化合物掺杂，在光纤中引入了稀有分散元素甚至是重金属元素，材料成本高且有毒性，与绿色光通讯理念相悖。Cu2ZnSnS4量子点具有吸收谱蓝移、宽FWHM荧光特性和大吸收截面，以Cu2ZnSnS4量子点制备掺杂光纤，有利于开发高效率、低成本、环保型光纤放大器。目前，二元、三元量子点的制备技术已趋于成熟，而四元Cu2ZnSnS4包含多种元素，元素种类的增加使其化学成分和结构自由度增加，合成过程中极易出现ZnS、SnSx、CuxS、Cu2SnS3等杂相，因此纯相Cu2ZnSnS4量子点的合成一直是研究的难点。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术实施例提供了一种量子点掺杂光纤制备装置及方法。所述技术方案如下：一方面，提供了一种量子点掺杂光纤制备装置，所述装置包括：多个卡槽、注射针头、显微镜设备、光固化装置和旋转装置，所述多个卡槽呈直线分布设置，用于固定空芯光纤，所述注射针头设置在所述多个卡槽中位于末端的卡槽的附近位置，所述显微镜设备以与所述空芯光纤空心圆周面相对的方式设置，所述光固化装置设置在所述空芯光纤的外围。优选地，所述卡槽为V型槽。优选地，所述卡槽的数量为2。优选地，所述显微镜设备包括显微镜以及与该显微镜连接的显微图像显示装置。优选地，所述光固化装置包括UV光反射罩和UV灯管。优选地，所述注射针头为微米针头。优选地，所述注射针头还连接有控制其注射的操控装置。另一方面，提供了根据上述量子点掺杂光纤制备装置的量子点掺杂光纤制备方法，包括：将空芯光纤安置于多个卡槽；打开显微镜设备，使用注射针头从空芯光纤一端注入准备的Cu2ZnSnS4量子点/UV胶溶液；注入完成后，打开光固化装置；打开与光纤连接的旋转装置，匀速旋转光纤，使UV胶均匀固化。优选地，所述方法还包括：按照Cu(CH3COO)2：Zn(CH3COO)2＝(1～10)：1、Zn(CH3COO)2：SnCl2＝1:(1～5)的摩尔比称量试剂，加入至10～100mL的十八烯中，真空或惰性气体氛围下，将溶液加热至100～150℃，均匀搅拌，直至金属盐完全溶解；加入0.5～5mL正十二硫醇，100～150℃保温10min以上；加入0.2～2mL油酸，100～150℃保温10min以上，以除去溶液中的水分和溶解氧；快速升温至反应温度200～300℃，保温2～50min，得到深褐色生成液；待生成液冷却至室温，按照生成液：甲醇＝1：3的体积比强烈混合摇匀、6000～8000rmp离心，得到沉淀物即Cu2ZnSnS4量子点。优选地，所述方法还包括：加入适量正己烷溶解Cu2ZnSnS4量子点，4000～6000rmp离心，得到上层溶液；按照溶液：甲醇＝1：1的体积比混合摇匀，6000～8000rmp离心，重复以上步骤3～7次，以除去附着于量子点表面的杂质；量取紫外光固化胶置于试管，加入提纯后的Cu2ZnSnS4量子点，置于超声波振荡仪中振荡，使量子点均匀分散，通过控制量子点的质量或紫外光固化胶的体积获得相应浓度的Cu2ZnSnS4量子点/UV胶溶液。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：1、提供的量子点掺杂光纤制备装置，结构简单，可满足不同类型、不同尺寸、不同浓度量子点掺杂光纤的制备；2、相应地利用该量子点掺杂光纤制备装置的制备方法，制备光纤的流程操简便易行；3、采用本专利技术实施例中提供的热分解法制备Cu2ZnSnS4量子点，可以实现量子点结构、尺寸的可控合成，且产物具有高分散性和均一性，杂相少，可直接用于制备量子点掺杂光纤。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的量子点掺杂光纤制备装置结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的量子点掺杂光纤制备方法制备的Cu2ZnSnS4量子点的X射线衍射图；图3是本专利技术实施例提供的量子点掺杂光纤制备方法制备的Cu2ZnSnS4量子点的透射电镜图；图4是本专利技术实施例提供的量子点掺杂光纤制备方法制备的Cu2ZnSnS4量子点的透射电镜图；图5是本专利技术实施例提供的量子点掺杂光纤制备方法制备的Cu2ZnSnS4量子点的透射电镜图；图6是本专利技术实施例提供的量子点掺杂光纤制备方法制备的Cu2ZnSnS4量子点的透射电镜图；图7是本专利技术实施例提供的量子点掺杂光纤制备方法制备的Cu2ZnSnS4量子点的透射电镜图；图8是本专利技术实施例提供的量子点掺杂光纤制备方法制备的Cu2ZnSnS4量子点的透射电镜图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术关于“附近”等方位上的描述均是基于附图所示的方位或位置的关系定义的，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所述的装置必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个及两个以上，除非另有明确具体的限定。本专利技术实施例提供的量子点掺杂光纤制备装置及方法，简便易行，可满足不同类型、不同尺寸、不同浓度量子点掺杂光纤的制备。下面结合具体实施例及附图，对本专利技术实施例提供的量子点掺杂光纤制备装置及方法作进一步说明。本专利技术实施例提供的量子点掺杂光纤制备装置，包括多个卡槽、注射针头、显微镜设备、光固化装置、旋转装置以及安装平台。其中，多个卡槽在安装平台上呈直线分布设置，用于在制备量子点掺杂光纤前固定空芯光纤，这里卡槽的数量可以是两个或两个以上，多个卡槽可以保证空芯光纤的平衡稳定性。卡槽的形状优选地为V型槽，也可以选择如U型槽的其他本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种量子点掺杂光纤制备装置，其特征在于，包括：多个卡槽、注射针头、显微镜设备、光固化装置和旋转装置，所述多个卡槽呈直线分布设置，用于固定空芯光纤，所述注射针头设置在所述多个卡槽中位于末端的卡槽的附近位置，所述显微镜设备以与所述空芯光纤空心圆周面相对的方式设置，所述光固化装置设置在所述空芯光纤的外围。

【技术特征摘要】
1.一种量子点掺杂光纤制备装置，其特征在于，包括：多个卡槽、注射针头、显微镜设备、光固化装置和旋转装置，所述多个卡槽呈直线分布设置，用于固定空芯光纤，所述注射针头设置在所述多个卡槽中位于末端的卡槽的附近位置，所述显微镜设备以与所述空芯光纤空心圆周面相对的方式设置，所述光固化装置设置在所述空芯光纤的外围。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述卡槽为V型槽。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述卡槽的数量为2。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述显微镜设备包括显微镜以及与该显微镜连接的显微图像显示装置。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光固化装置包括UV光反射罩和UV灯管。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述注射针头为微米针头。7.根据权利要求1或6所述的装置，其特征在于，所述注射针头还连接有控制其注射的操控装置。8.一种根据权利要求1所述装置的量子点掺杂光纤制备方法，其特征在于，包括：将空芯光纤安置于多个卡槽；打开显微镜设备，使用注射针头从空芯光纤一端注入准备的Cu2ZnSnS4量子点/UV胶溶液；注入完成后，打开光固化装置；打开与光纤连接的旋转装置，匀速旋转光纤，使UV胶均匀固化。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨郭杰，柴雪峰，耿培恒，徐海涛，曹珊珊，徐申珅，
申请(专利权)人：中天科技光纤有限公司，江苏中天科技股份有限公司，江东科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32