【摘 要】
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近年来,掺铒光波导放大器(EDWA)因其结构小型化、易于集成等优势成为光放大器领域里一个新的研究热点。基于有机聚合物材料的EDWA具有适用于硅基集成、工艺简单等特点,在短距
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近年来,掺铒光波导放大器(EDWA)因其结构小型化、易于集成等优势成为光放大器领域里一个新的研究热点。基于有机聚合物材料的EDWA具有适用于硅基集成、工艺简单等特点,在短距离光通信系统中有着重要的应用前景。论文通过理论模拟对基于Na YF4:Er3+,Yb3+纳米晶的掺杂型聚合物光波导放大器在1.55μm处的增益特性进行了研究。通过分析纳米晶的吸收光谱和荧光光谱,求解原子速率方程与光功率传输方程模拟分析了波导放大器在1.55μm波长的增益特性。对基于Na YF4:Er3+,Yb3+纳米晶的掺杂型聚合物光波导放大器进行了制备及测试,当980nm波长的泵浦光功率为170m W且1550nm波长的信号光功率为0.1m W时,器件获得了3.4d B/cm的相对增益。为了克服传统的物理掺杂方式中纳米晶在聚合物基质中容易发生团聚、掺杂浓度低、器件稳定性较差等缺点,论文中利用Na Lu F4:Er3+,Yb3+纳米晶和具有核壳结构的Na YF4/Na Lu F4:Er3+,Yb3+(核/壳)纳米晶分别合成了键合型的Na Lu F4:Er3+,Yb3+NCs-PMMA纳米复合材料和Na YF4/Na Lu F4:Er3+,Yb3+NCs-PMMA纳米复合材料,并对纳米晶的晶体结构及近红外发射特性进行了表征。将上述两种材料分别作为波导芯层材料,采用填充凹槽的方式制备了倒脊型结构的聚合物光波导放大器。当1530nm波长的信号光功率为0.1m W,980nm波长的泵浦光功率为160m W时,基于Na Lu F4:Er3+,Yb3+NCs-PMMA和Na YF4/Na Lu F4:Er3+,Yb3+NCs-PMMA的波导放大器分别获得了5.8d B/cm以及7.9d B/cm的相对增益。
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