摻釹有機聚合物光波導放大器的特性研究與制備.pdf

1、在光通信器件中，稀土摻雜的光波導放大器是彌補短距離光通信網(wǎng)絡中信號損耗的重要器件。傳統(tǒng)的稀土摻雜的無機晶體、玻璃等固體材料存在著成本高、散熱性差、難以集成等諸多問題，在光波導器件的應用上受到了一定的限制。而有機聚合物材料由于低成本、易集成等優(yōu)良特性，有望作為光波導放大器的新一代芯層材料。本論文為解決稀土離子與有機材料相溶性問題，制備了油酸修飾的LaF3∶Nd納米顆粒和含釹的三元配合物[Nd(TTA)3(TPPO)2]，并將其分別摻雜聚合

2、物SU-82005光刻膠中，對材料的吸收、發(fā)射、成膜等性能進行了表征，采用原子速率方程與光功率傳輸方程進行了摻釹聚合物波導放大器的增益性能模擬，并進一步研究了器件的制備工藝。
　　本論文完成的主要工作如下:
　　1.用油酸修飾法合成了LaF3∶Nd納米顆粒，利用透射電子顯微鏡對其分散性和形貌進行了表征，將材料摻雜到聚合物SU-8中用于制備光波導放大器。對納米顆粒材料的吸收光譜和熒光發(fā)射譜進行了測量，觀測到釹離子從基態(tài)能級到各

3、激發(fā)態(tài)能級吸收躍遷對應的特征吸收峰;在1060nm波長處得到較強的光致發(fā)光光譜，熒光半高寬為45nm。
　　2.制備了三元釹配合物[Nd(TTA)3(TPPO)2]，將其摻雜到聚合物SU-8中，對配體材料和摻雜后的薄膜的吸收光譜和熒光發(fā)射譜進行了測量，在1060nm波長處光致發(fā)光光譜的熒光半高寬為25nm;采用Judd-Ofelt理論計算，得到Nd(TTA)3(TPPO)2/SU-8材料中Nd3+離子的亞穩(wěn)態(tài)能級4F/2輻射壽命為

4、255.2us;根據(jù)速率方程和功率傳輸方程，理論計算了在800nm波長泵浦光激發(fā)下，Nd(TTA)3(TPPO)2/SU-8作為芯層材料制備的光波導放大器的增益特性，計算表明，當泵浦光功率為50mW，信號光功率為0.1mW時，Nd3+摻雜濃度為3×1019cm-3下，在3cm長的器件上可獲得5.25dB的增益。最后詳細探討了摻雜濃度、信號光發(fā)射截面、泵浦光吸收截面、重疊積分因子、亞穩(wěn)態(tài)能級壽命對放大器增益特性的影響。
　　3.利用