0 引言
       在光通信系统的传输过程中，信号的衰减不可避免，为了保证输出信号的质量，需要在信号传输过程中对其进行放大。掺杂光纤在制备光纤放大器、光纤激光器等光学器件方面有着重要作用，在光纤通信领域具有非常重要的应用价值，而稀土元素作为光增益介质时，性能非常优异，因此它被广泛应用于掺杂光纤放大器。然而，稀土资源的稀缺性，导致稀土元素掺杂光纤放大器的成本较高。如果将硫化铅（PbS）半导体材料作为光增益介质来代替稀土元素制备掺杂光纤，可以大大降低掺杂光纤放大器的制造成本。PbS材料作为量子点结构存在时具有很多优异的性质，如较小的能带带隙、较大的激子玻尔半径和较宽的荧光光谱带宽。各种研究表明：通过控制PbS量子点的尺寸，在800~1800 nm可调宽带范围内可以实现发光。2017年，华南理工大学黄雄建等人利用“管内熔融”法成功制备了PbS量子点掺杂玻璃光纤，当泵浦光波长为808 nm时，该样品光纤能在1000~1700 nm可调谐宽带内发光，但是该方法制备出的样品光纤损耗较高。2018年，浙江工业大学的程成等人将紫外固化胶作为光纤纤芯本底制备了PbS量子点光纤放大器，在1470~1620 nm范围实现了光信号放大，开关增益达到16~19 dB。2019年，上海大学郑佳佳等人将原子层沉积（ALD）技术和改进的化学气相沉积（MCVD）技术相结合，成功制备出了PbS量子点掺杂光纤，该样品光纤的荧光谱范围为1050~1350 nm，实验得到光纤的开关增益和净增益范围分别为7.1~15.0 dB和6.0~9.2 dB。但是，上述2种方法制备的PbS量子点掺杂光纤在制作方法和步骤上比常规光纤繁琐。同年，上海大学陈惠等人利用MCVD法直接制备了PbS掺杂石英光纤，并研究了PbS掺杂石英光纤的喇曼增强特性，其制备方法简单易操作，但该实验的PbS掺杂石英光纤的增益较小。
　　 近年来，少模光纤放大器成为了模式复用领域的研究热点。2014年，南安普顿大学的Yongmin Jung等人通过搭建少模掺铒光纤放大器（EDFA），实现了四模信号的放大，模式LP01、LP11、LP21和LP02在C波段的小信号增益大于20 dB，差模增益（DMG）为3 dB。2015年，NTT实验室的Hirotaka Ono等人在相同条件下比较了环形芯掺铒光纤与传统阶跃掺铒光纤的模式增益。实验结果表明：环形芯EDFA的DMG小于阶跃EDFA，证明了环形芯光纤结构可以改善放大器的DMG。但是，上述2组实验均只研究了掺铒光纤的少模放大，而掺铒光纤的放大带宽较窄。2019年，康亚男等人仿真研究了基于PbS量子点掺杂环形芯光纤的少模光纤放大器，实现了C+L波段的LP模式放大，该研究在理论上研究了PbS量子点掺杂光纤实现少模放大的可能性，但并未进行实验验证。
　　 为了解决光纤传输的信号衰减和容量限制的问题，本文将PbS材料与环形芯光纤结构相结合，利用MCVD法直接将PbS半导体材料作为掺杂材料制备PbS掺杂环形芯少模光纤，并研究该掺杂光纤放大器的放大特性。

3 结束语
       本文利用MCVD法制备了PbS掺杂环形芯光纤。同时，将样品光纤的实际参数作为依据进行仿真，该样品光纤能够支持传输10种矢量模式：HE11、TM01、HE21、TE01、HE31、EH11、EH21、HE41、EH31和HE51。实验搭建了反向泵浦光放大测试系统，选用中心波长为1550 nm宽带光源作为信号光，研究了该掺杂光纤的宽带放大特性。当信号光功率保持不变时，增大泵浦光功率，该样品光纤开关增益变大；当泵浦光功率保持不变时，增大信号光功率，该样品光纤开关增益减小。当泵浦光功率为750 mW、信号光功率为0.003 nW时，该样品光纤在C波段的开关增益为8 dB左右。由实验和仿真结果可知：该样品光纤实现了在C波段的宽带放大，后续有望实现少模宽带放大，具有很好的应用前景。
　　 然而，由于光纤中PbS掺杂浓度较低，含量不高，导致光纤的开关增益较小，因此还需要改进PbS掺杂工艺，通过提高载气的纯度和掺杂材料的纯度进一步降低损耗。同时，后续我们会尝试在不同的温度下对样品光纤进行退火处理，研究退火对PbS掺杂光纤性能的影响及增益变化。通过以上方法制备出损耗较小的PbS掺杂光纤，使之能够应用于未来光通信系统中，为PbS掺杂环形芯光纤应用于少模光纤宽带放大器和少模光纤传输系统提供更多的可能性。