基于胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点窄带“ASE”光源的光纤陀螺及制备方法技术

本发明专利技术通过量子受限效应，精确调控胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点的发光波长，以满足低损耗的光纤传输要求；利用特定工作波长的光纤布拉格光栅结构，反射胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点的窄带波长区间的辐射；在波长980nm泵浦光的作用下，在胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点液芯光纤中产生光放大自发辐射，制备出一种窄带光纤发光器件，该器件的发光通过耦合器和Y型波导进入光纤环中，利用萨格奈克效应产生萨格奈克相移，经过光电探测和信号处理电路产生陀螺的输出信号，从而实现了一种低损耗光纤陀螺的制备。备。备。

【技术实现步骤摘要】
基于胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点窄带“ASE”光源的光纤陀螺及制备方法


[0001]本专利技术属于光纤陀螺
，具体涉及一种基于胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点窄带“ASE”光源的光纤陀螺及制备方法。

技术介绍

[0002]在光纤陀螺等领域，急切需要工作波长处于最佳低损耗波段、适于光纤耦合的窄带光纤发光器件。目前，主要采用发光二极管或激光二极管作为工作光源，前者光谱半宽度较大，相关性较差，且空间发散角大而不利于光纤耦合；后者相关性很好，但会产生较大的相干噪声，且工作物质选择性限制较大，难以获得处于光纤最低损耗的波长。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了
技术介绍
中存在的问题，设计了基于胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点窄带“ASE”光源，可以产生光纤最小损耗的传输波长，能够延长光纤陀螺的光纤环长度，进而提高光纤陀螺灵敏度的基于胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点窄带“ASE”光源的光纤陀螺及其制备方法。
[0004]为实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案是：
[0005]基于胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点窄带“ASE”光源的光纤陀螺，包括光源、光学结构、光电探测和信号处理系统；所述光源为胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点液芯光纤发光物质、反馈结构是光纤布拉格光栅(FBG)、泵浦源是波长980nm激光二极管的“ASE”光源；通过粒子尺寸调控，精确调整胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点的发光波长，以满足最佳光纤低损耗的传输要求；利用特定工作波长的光纤布拉格光栅，反射胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点的特定窄带波长区间的辐射，在泵浦源的作用下，在胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点液芯光纤中产生光放大自发辐射；通过光学结构，利用萨格奈克效应产生萨格奈克相移，经过光电探测和信号处理系统产生陀螺的输出信号，制备出低损耗光纤陀螺。
[0006]作为优选，所述光学结构为2
×
2光纤耦合器、LiNbO
3 Y波导和光纤环的组合。
[0007]作为优选，所述光电探测和信号处理系统包括由光电探测器、前置放大器和A/D转换器组成的前端电路；信号解调电路、积分电路、寄存器和方波生成电路组成的数字逻辑电路FPGA；D/A转换器和功放电路组成的驱动电路。
[0008]一种基于胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点窄带“ASE”光源的光纤陀螺的制备方法，具体步骤如下：
[0009]步骤1：胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点的制备：首先，制备胶体PbSe量子点：将0.892g PbO(4.000mmol)、2.600g油酸(8.000mmol)、12.848g十八烯装入实验容器中，在氮气保护的环境下，把混合溶液加热170℃，直到PbO全部溶解，溶液变至无色；在手套箱中配置质量比为10％的Se
‑
三丁基磷溶液，取出6.4g迅速注入到快速搅拌的反应溶液中；温度迅速下降并保持在148℃，在这个温度下让纳米晶生长4分钟，然后迅速注入过量的室温甲苯溶液，将反
应扑灭；使用氯仿
‑
甲醇萃取，并用丙酮沉积，将PbSe量子点纯化，然后溶解到四氯乙烯中，得到胶体PbSe量子点溶液；其次，制备胶体PbSe/CdSe核壳量子点：在60℃温度和氮气环境下，将0.1804g环己烷丁酸镉溶解在8.1300g油胺中，获得0.04M无色的Cd注射液；在220℃温度和氮气环境下，将0.0316g Se盐溶解在7.88g十八烯中，获得0.04M清澈黄色Se注射液；将PbSe量子点净化，溶解在正己烷溶液中，加入3.315
×
10
‑
2mmol Cd和Se先驱，再加入1.500g十八胺和5.000g十八烯，形成第一层CdSe壳；随后，采用同样方法获得第二层CdSe壳；将上述溶液置入到25mL的实验容器中，移去正己烷，加入预先准备好的Cd和Se溶液；通过注入甲苯将反应扑灭，用甲醇和丙酮来纯化反应产物并将其沉淀出来；将产物再次溶解到四氯乙烯溶剂中，得到胶体PbSe/CdSe量子点溶液；最后，制备胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点：按前述方法包覆两层CdSe壳层后，再注入Zn和Se，其中第一次注入5.127
×
10
‑
2mmol，生成第一层ZnSe壳；第二次注入6.131
×
10
‑
2mmol，生成第二层ZnSe壳；通过注入甲苯将反应扑灭，用甲醇和丙酮来纯化反应产物并将其沉淀出来；将产物再次溶解到四氯乙烯溶剂中，得到胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点溶液；
[0010]步骤2：制备胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点液芯光纤：选择内径50μm、外径125μm的SiO2空芯光纤，采用真空吸附法将胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点溶液灌入50/125μm空芯光纤，利用光纤切割刀，将胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点液芯光纤切成所需的长度，使用直径46μm的SiO2纤丝插入胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点液芯光纤两端，并涂覆少量光纤胶固化，研磨、抛光后形成光滑平整的端面；
[0011]步骤3：制备胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点窄带“ASE”光源：选择SiO2制备Y型光纤，两个支臂光纤内径均是50μm，一个支臂光纤与波长980nm激光二极管耦合，输入泵浦光；另一支臂光纤刻制光纤布拉格光栅，中心波长是1558nm，反射量子点的反向发光，作为“信号光”返回胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点液芯光纤；两个支臂光纤汇集形成内径80μm的主臂光纤，经2
×
2光纤耦合器与胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点液芯光纤链接，形成胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点窄带“ASE”光源；
[0012]步骤4：制备光纤陀螺的光学结构：由三部分构成：一是光纤环，纤环直径100mm，采用内径50μm、外径125μm的SiO2光纤，长度1500m，四级对称方法绕制，绕制过程保持应力均匀、无扭曲、排列整齐；绕制之后须经一定的高低温处理，以消除应力；二是耦合器，采用2
×
2光纤耦合器；三是多功能集成光学芯片，即LiNbO
3 Y波导，由一个50:50耦合器、一个起偏器和两个相位调制器组成；
[0013]步骤5：制备光电探测和信号处理系统：包括：一是光电探测器，采用半导体PIN光电二极管；二是前端电路，由前置放大器和A/D转换器组成；三是数字逻辑电路FPGA，由信号解调电路、积分电路、寄存器和方波生成电路组成；四是驱动电路，由D/A转换器和功放电路组成；
[0014]步骤6：将胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点窄带“ASE”光源、光纤陀螺的光学结构、光电探测和信号处理系统组合，得到基于胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点窄带“ASE”光源的光纤陀螺。
[0015]本专利技术的有益效果是：
[0016]第一：本专利技术采用胶体PbSe/CdS本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点窄带“ASE”光源的光纤陀螺，其特征在于：包括光源、光学结构、光电探测和信号处理系统；所述光源为胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点液芯光纤发光物质、反馈结构是光纤布拉格光栅、泵浦源是波长980nm激光二极管的“ASE”光源；通过调控量子点尺寸，精确调整胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点的发光波长，以满足最佳光纤低损耗的传输要求；利用特定工作波长的光纤布拉格光栅，反射胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点的特定窄带波长区间的辐射，在泵浦源的作用下，在胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点液芯光纤中产生光放大自发辐射；通过光学结构，利用萨格奈克效应产生萨格奈克相移，经过光电探测和信号处理系统产生陀螺的输出信号，制备出低损耗光纤陀螺。2.如权利要1所述的基于胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点窄带“ASE”光源的光纤陀螺，其特征在于：所述光学结构为2
×
2光纤耦合器、LiNbO3Y波导和光纤环的组合。3.如权利要1所述的基于胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点窄带“ASE”光源的光纤陀螺，其特征在于：所述光电探测和信号处理系统包括光电探测器、前置放大器和A/D转换器组成的前端电路；信号解调电路、积分电路、寄存器和方波生成电路组成的数字逻辑电路FPGA；D/A转换器和功放电路组成的驱动电路。4.一种如权利要求1
‑
3任一项所述的基于胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点窄带“ASE”光源的光纤陀螺的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤1：胶体PbSe/CdSe/ZnSe量子点的制备：首先，制备胶体PbSe量子点：将0.892g PbO(4.000mmol)、2.600g油酸(8.000mmol)、12.848g十八烯装入实验容器，在氮气保护的环境下，把混合溶液加热170℃，直到PbO全部溶解，溶液变至无色；在手套箱中配置质量比为10％的Se
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三丁基磷溶液，取出6.4g迅速注入到快速搅拌的反应溶液中；温度迅速下降并保持在148℃，在这个温度下让纳米晶生长4分钟，然后迅速注入过量的室温甲苯溶液，将反应扑灭；使用氯仿
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甲醇萃取，并用丙酮沉积，将PbSe量子点纯化，然后溶解到四氯乙烯中，得到胶体PbSe量子点溶液；其次，制备胶体PbSe/CdSe核壳量子点：在60℃温度和氮气环境下，将0.1804g环己烷丁酸镉溶解在8.1300g油胺中，获得0.04M无色的Cd注射液；在220℃温度和氮气环境下，将0.0316g Se盐溶解在7.88g十八烯中，获得0.04M清澈黄色Se注射液；将PbSe量子点净化，溶解在正己烷溶液中，加入3.315
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‑2mmol Cd和Se先驱，再加入1.500g十八胺和5.000g十八烯，形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，高剑峤，白雪，朱紫萱，陆敏，张铁强，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：