一種量子點光纖纖芯的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種量子點光纖纖芯的制備方法，將原料放在球磨機中充分混勻，置于密閉坩堝中1000-1500℃高溫熔融30min-2h，然后迅速冷卻，制成光纖玻璃預制件，再把光纖玻璃預制件拉伸成光纖，最后再進行兩步熱退火處理工藝，然后進行聚合反應得到所述光纖纖芯。本發明專利技術制備量子點光纖纖芯的方法簡單、高效、廉價。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及光通訊技術和納米材料制備領域，具體涉及一種量子點特種光纖纖芯的制備技術。
技術介紹
天然稀土元素(如Er、Tm、Yb等)摻雜的光纖放大器，近年來在密集波分復用全光網通訊中起著非常重要的作用，也是目前國內外普遍使用的一種光纖放大器。但是，目前使用的稀土元素摻雜的光纖放大器存在如下幾個問題①光纖長度較長(如Er摻雜光纖用于放大器上時需要20-30m) 光纖帶寬有限；③增益指標有限等。值得注意的是，近些年來，低維材料的研究引起了人們極大的興趣。量子點作為電子在三個方向上的運動都受限制的零維材料，由于具有不同于體材料的獨特光電性能，在發光材料、光催化、光敏傳感器、熒光探針標記、太陽能電池等方面都具有非常重要的應用前景。特別是，當把量子點摻雜于玻璃基體時，量子點具有光放大、飽和吸收、非線性光學效應等性能；而且，相對于溶液中合成量子點，玻璃基體中的摻雜更易把量子點研究從基礎方面轉向應用方面。然而，目前量子點摻雜玻璃的應用還不是很廣泛，這主要是由于量子點的表面缺陷濃度較高、尺度分布范圍較寬、量子點摻雜濃度較低等。IV-VI族半導體量子點如PbSe的激子玻爾半徑為aB = 46nm,是CdSe的八倍多；PbS的激子玻爾半徑為aB = 18nm。故與I1-VI族(如CdS、CdSe)、II1-V族(如InP、InAs)半導體量子點等比較，IV-VI族半導體的電子和空穴更易被限制在量子點里，即更容易觀察到量子限制效應。也就是說，I1-VI族半導體的量子點尺寸可以較大，此時量子限制效應受表面效應的影響很小。而且，PbSe, PbS量子點的吸收峰在1-2 μ m，這對于光通訊領域方面的應用是非常重要的。對于光纖通訊而言，常常希望有寬的、增益譜平坦的、每通道為獨立飽和的光纖放大器，量子點譜線的展寬正好可以滿足光纖通訊放大器的要求。通過控制生長條件來控制納米晶體的尺度，使之產生不同波長位置的吸收峰、輻射峰以及不同的半高寬；通過不同類型的摻雜或不同的晶體尺度大小，還可整體移動吸收和輻射譜等，這些優越的特性是天然元素所不具備的。因此，能否利用這些優良特性，實現量子點摻雜均勻的光纖通訊放大器，將是一項非常誘人的關鍵技術。雖然C. Liu等人曾報導在硅酸鹽玻璃基體中制備了 PbS量子點；A. Lipovskii等人報導在磷酸鹽玻璃基體中制備了 PbSe量子點。但上述實驗方案中均未涉及量子點光纖的制備技術，至今沒有人報導工藝上如何制備得到以半導體納米晶體量子點摻雜的光纖纖芯。
技術實現思路
為解決現有技術中存在的上述不足， 本專利技術提供了一種工藝簡單、價格低廉的制備摻雜有半導體納米晶體量子點的量子點光纖纖芯的方法，使得半導體納米晶體量子點尺寸和密度可控。本專利技術采用的技術方案是，其特征在于所述的量子點光纖纖芯由重量份配比如下的原料制成 ZrO225 30 份 Al2O3I 5 份 Na2O30 35 份 BaF210 15 份 MgCl215 20 份 PbS5 10份 PbSe10-15 份 所述量子點光纖纖芯按如下步驟制備(I)按照上述配比稱取各原料，放在球磨機中充分混勻，置于密閉坩堝中1000-1500°C高溫熔融30min-2h，加熱保溫時采用Ar氣氛保護，然后于空氣氣氛中迅速冷卻，制成光纖玻璃預制件，再光纖玻璃預制件拉伸成光纖，所述的光纖玻璃預制件于450-700°C拉制成光纖，然后把光纖放入箱式爐中350-500°C低溫退火處理30min-2h ;升高箱式爐溫度至500-700°C，保溫30min_5h，空氣中急冷至室溫；(2)以偶氮二異丁腈為引發劑，使甲基丙烯酸甲脂先在75-85°C的溫度條件下強攪拌預聚合10-40分鐘，在預聚合的聚甲基丙烯酸甲酯達到一定的粘度后冷卻至室溫，然后控制在40-50°C的溫度條件下聚合5-24小時，得到聚甲基丙烯酸甲酯膠狀體；(3)然后步驟(I)中的物質均勻分布于聚甲基丙烯酸甲酯膠狀體，再次于40-50°C的溫度條件下聚合48-72小時，即得所述光纖纖芯材料。本專利技術所述的有益效果主要體現在利用該技術制備量子點光纖纖芯方法簡單，但可以高效、廉價的制備量子點光纖纖芯。該纖芯材料應用于光纖放大器時，具有體積小、帶寬寬、增益高等優良特性。具體實施例方式下面結合具體實施例對本專利技術進行進一步描述 實施例1: (I)按照質量比為 ZrO2 Al2O3 Na2O BaF2 MgCl2 PbS PbSe =25 5 30 10 15 5 :10的比例稱取原料，取Na2CO3 21. 2g，其他原料按照質量比配取。上述化學原料置于球磨機攪拌2h，取出后置于Al2O3密閉坩堝中，而后放入箱式爐1200°C高溫熔融2h。熔體傾倒于金屬模板上急冷制成光纖玻璃預制件。預制件于650°C拉伸成光纖。然后把光纖放入箱式爐中500°C低溫退火處理1. 5h ;升高箱式爐溫度至700°C，惰性氣氛下保溫4h，空氣中急冷至室溫。(2)以偶氮二異丁腈為引發劑，使甲基丙烯酸甲脂先在75°C的溫度條件下強攪拌預聚合40分鐘，在預聚合的聚甲基丙烯酸甲酯達到一定的粘度后冷卻至室溫，然后控制在50°C的溫度條件下聚合5小時，得到聚甲基丙烯酸甲酯膠狀體；(3)然后步驟(I)中的物質均勻分布于聚甲基丙烯酸甲酯膠狀體，再次于50°C的溫度條件下聚合48小時，即得光纖纖芯材料。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種量子點光纖纖芯的制備方法，其特征在于：所述的量子點光纖纖芯由重量份配比如下的原料制成：ZrO2???????????????????????????????25～30份Al2O3??????????????????????????????1～5份Na2O???????????????????????????????30～35份BaF2?????????????????????????????10～15份MgCl2??????????????????????????15～20份PbS??????????????????5～10份PbSe????????????????10?15份所述量子點光纖纖芯按如下步驟制備：(1)?按照上述配比稱取各原料，放在球磨機中充分混勻，置于密閉坩堝中1000?1500℃高溫熔融30min?2h，加熱保溫時采用Ar氣氛保護，然后于空氣氣氛中迅速冷卻，制成光纖玻璃預制件，再光纖玻璃預制件拉伸成光纖，所述的光纖玻璃預制件于450?700℃拉制成光纖，然后把光纖放入箱式爐中350?500℃低溫退火處理30min?2h；升高箱式爐溫度至500?700℃，保溫30min?5h，空氣中急冷至室溫；(2)?以偶氮二異丁腈為引發劑，使甲基丙烯酸甲脂先在75?85℃的溫度條件下強攪拌預聚合10?40分鐘，在預聚合的聚甲基丙烯酸甲酯達到一定的粘度后冷卻至室溫，然后控制在40?50℃的溫度條件下聚合5?24小時，得到聚甲基丙烯酸甲酯膠狀體；(3)?然后步驟（1）中的物質均勻分布于聚甲基丙烯酸甲酯膠狀體，再次于40?50℃的溫度條件下聚合48?72小時，即得所述光纖纖芯材料。...

【技術特征摘要】
1.一種量子點光纖纖芯的制備方法，其特征在于所述的量子點光纖纖芯由重量份配比如下的原料制成 ZrO225 30 份 Al2O3I 5 份 Na2O30 35 份 BaF210 15 份 MgCl215 20 份 PbS5 10份 PbSe10-15 份 所述量子點光纖纖芯按如下步驟制備(I)按照上述配比稱取各原料，放在球磨機中充分混勻，置于密閉坩堝中1000-1500°C高溫熔融30min-2h，加熱保溫時采用Ar氣氛保護，然后于空氣氣氛中迅速冷卻，制成光纖玻璃預制件，再光纖玻璃預制件拉伸成光纖，所述的光纖玻璃預制件于450-...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王俊罡，董福建，張學剛，朱彩鳳，
申請(專利權)人：青島天鵝針織有限公司，
類型：發明
國別省市：