摻釹有機(jī)聚合物光波導(dǎo)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(dǎo)放大器是彌補(bǔ)短距離光通信網(wǎng)絡(luò)中信號損耗的重要器件。傳統(tǒng)的稀土摻雜的無機(jī)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(dǎo)器件的應(yīng)用上受到了一定的限制。而有機(jī)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(dǎo)放大器的新一代芯層材料。本論文為解決稀土離子與有機(jī)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(jìn)行了表征，采用原子速率方程與光功率傳輸方程進(jìn)行了摻釹聚合物波導(dǎo)放大器的增益性能模擬，并進(jìn)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(jìn)行了表征，將材料摻雜到聚合物SU-8中用于制備光波導(dǎo)放大器。對納米顆粒材料的吸收光譜和熒光發(fā)射譜進(jìn)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(yīng)的特征吸收峰;在1060nm波長處得到較強(qiáng)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(jìn)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(dǎo)放大器的增益特性，計算表明，當(dāng)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(xì)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