常用光纖材料基底中Ⅱ-Ⅵ族CdS、CdSe和CdTe量子點(diǎn)光譜的吸收和散射截面.pdf

1、當(dāng)前的通信業(yè)正朝著高帶寬、高安全性的方向發(fā)展。光纖在帶寬、重量、價(jià)格、抗干擾、安全性等方面具有優(yōu)勢(shì)。近年來(lái),人工半導(dǎo)體納米晶體(量子點(diǎn))由于其獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)特性而得到了人們的極大注意。由于量子點(diǎn)的發(fā)光特性可以通過(guò)改變量子點(diǎn)的尺寸來(lái)進(jìn)行控制,因而,量子點(diǎn)在生物醫(yī)學(xué)、熒光探針、光增益器件、量子點(diǎn)LED等方面展現(xiàn)了極為廣闊的應(yīng)用前景。
　　 光放大器是光纖通信系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵部件。在量子點(diǎn)光纖放大器中,量子點(diǎn)不僅是傳光介質(zhì),而且還是

2、增益介質(zhì)。當(dāng)泵浦光進(jìn)入量子點(diǎn)光纖后,其消光主要是由量子點(diǎn)以及光纖基底材料的吸收、散射等因素所造成的。在泵浦光的作用之下,量子點(diǎn)中的基態(tài)或價(jià)帶中的電子通過(guò)吸收泵浦光的能量被激勵(lì)至導(dǎo)帶,電子向下躍遷產(chǎn)生熒光輻射或受激輻射,其吸收幾率和熒光輻射(受激輻射)幾率由吸收截面和輻射截面描述。因此,在理論和實(shí)驗(yàn)上,研究量子點(diǎn)的吸收、輻射和散射截面非常重要。
　　 本文較為系統(tǒng)地討論了Ⅱ-Ⅵ族量子點(diǎn)的吸收截面和散射截面的計(jì)算方法。主要工作如下:

3、
　　 首先,依據(jù)米氏(Mie)散射理論,通過(guò)分析,我們確定了在常用光纖基底材料中,決定CdSe,CdS和CdTe量子點(diǎn)的吸收和散射截面的主要因素是量子點(diǎn)的半徑大小。
　　 其次,應(yīng)用米氏散射理論,通過(guò)對(duì)常用光纖基底材料(PMMA、SiO2)中CdS,CdSe和CdTe量子點(diǎn)的光譜截面分析,歸納得到了一個(gè)簡(jiǎn)潔的吸收和散射截面的表達(dá)式,給出了CdS,CdSe和CdTe量子點(diǎn)的吸收截面和散射截面隨波長(zhǎng)的變化。由于米氏理論未涉

4、及量子點(diǎn)內(nèi)部原子結(jié)構(gòu),得到的吸收截面隨波長(zhǎng)變化并不出現(xiàn)峰值,因此,我們利用廣泛采用的有效質(zhì)量近似法,確定了與CdSe,CdS和CdTe量子點(diǎn)粒徑相關(guān)的吸收峰波長(zhǎng)。
　　 最后,我們比較了吸收峰值波長(zhǎng)處的吸收截面與實(shí)驗(yàn)測(cè)量值。結(jié)果表明,米氏散射理論和實(shí)驗(yàn)測(cè)量的吸收截面相當(dāng)接近,米氏散射理論可很好地用來(lái)計(jì)算球形量子點(diǎn)的吸收截面和散射截面。
　　 本文介紹的確定Ⅱ-Ⅵ族量子點(diǎn)吸收和散射截面的方法,可以推廣到其它族的量子點(diǎn)上去。