具有信號(hào)增益功能的鐿鉺共摻光功分器研究.pdf

1、摻鉺波導(dǎo)放大器(EDWA)具有低噪聲指數(shù)、偏振串?dāng)_無(wú)關(guān)等特性，高濃度摻雜時(shí)單位長(zhǎng)度具有很高的增益，具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)勢(shì)。將EDWA與光子器件集成，可實(shí)現(xiàn)信號(hào)無(wú)損/放大傳輸，滿足光子器件寬帶寬、高速度的需求。本論文主要研究鐿鉺共摻光波導(dǎo)放大器(EYDWA)的原理，對(duì)其增益特性進(jìn)行仿真分析，同時(shí)對(duì)其工藝制備展開了初步研究。
　　本文第二章介紹了鐿鉺共摻光波導(dǎo)放大器的理論。建立了一個(gè)以六能級(jí)速率方程和功率傳輸方程為基礎(chǔ)的理論模型。

2、在理論模型中，利用有效折射率法分析了器件單模傳輸條件，采用二維時(shí)域-束傳播法（FD-BPM）獲得器件的模場(chǎng)分布，并計(jì)算了信號(hào)光和泵浦光的重疊積分因子，利用重疊積分因子簡(jiǎn)化了理論模型。
　　第三章利用以上理論模型，分析了EDWA光子器件的性能。為實(shí)現(xiàn)緊湊結(jié)構(gòu)，并提高芯片單位面積利用率，可采用螺旋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)EYDWA。這就必須對(duì)波導(dǎo)彎曲損耗、并列波導(dǎo)耦合性能進(jìn)行分析。在此基礎(chǔ)上，本文設(shè)計(jì)了Er、Yb共摻波導(dǎo)Y形光功分器，并分析了其性能。

3、計(jì)算結(jié)果表明:當(dāng)Y形分支波導(dǎo)臂長(zhǎng)為2mm時(shí)，兩臂最佳夾角為0.4°，鐿離子與鉺離子濃度比（NYB/NER）為4時(shí)其性能最佳，Er3+摻雜濃度為1.3×1027ion/cm3，其對(duì)應(yīng)的最大增益為4.01dB/cm。此時(shí)，Y形EYDWA實(shí)現(xiàn)了無(wú)損傳輸，在單臂輸出的光強(qiáng)度與輸入信號(hào)相比，實(shí)現(xiàn)了0.15dB的放大。
　　最后本文研究了鐿鉺共摻氧化鋁薄膜制備及鐿鉺共摻氧化鋁芯層光子器件的制作工藝。采用磁控濺射法在SiO2襯底上制備了厚約為8