摻鉺Al-,2-O-,3-薄膜制備工藝、光波導增益特性的理論與實驗研究.pdf

1、摻鉺光波導放大器不僅可以在全光通信網(wǎng)絡的發(fā)展中發(fā)揮重要的作用,而且也將在光電子集成的研究中發(fā)揮重要的作用.本文探索了摻鉺、鐿鉺共摻Al<,2>O<,3>薄膜和硅酸鹽玻璃的制備工藝,對摻鉺、鐿鉺共摻Al<,2>O<,3>光波導放大器增益特性進行了理論和實驗研究,主要內(nèi)容包括以下幾個方面:1.用有限元法、傳輸方程和速率方程,數(shù)值模擬了脊形摻鉺Al<,2>O<,3>光波導放大器凈增益與摻鉺濃度、波導長度、泵浦功率和信號功率的關系.計算結果為有

2、源光波導器件的優(yōu)化設計,提供了理論依據(jù).討論了光波導器件出現(xiàn)的側(cè)蝕對放大器凈增益的影響.2.首次分析了多級脊形摻鉺Al<,2>O<,3>光波導放大器級聯(lián)的凈增益特性.級聯(lián)放大系統(tǒng)中,不僅存在第一類凈增益虧損,也可能出現(xiàn)第二類凈增益虧損.凈增益虧損與光波導摻鉺濃度、輸入信號強度有關.摻鉺濃度越高、信號功率越強,凈增益虧損越大.3.探索了制備摻鉺、鐿鉺共摻Al<,2>O<,3>薄膜的三種工藝方法.其中,首次采用中頻磁控濺射同步沉積法制備了鐿

3、鉺共摻Al<,2>O<,3>薄膜,和首次采用微波等離子體磁控濺射同步沉積法制備了摻鉺Al<,2>O<,3>薄膜.研究了各工藝參數(shù)對薄膜質(zhì)量的影響,并進行了參數(shù)優(yōu)化.制備的薄膜摻雜濃度均勻、致密、粗糙度小、折射率高.4.測量了摻鉺、鐿鉺共摻Al<,2>O<,3>薄膜光致發(fā)光強度與摻鉺濃度、鐿鉺摻雜比、泵浦功率和退火溫度的關系,并給予定性的解釋.鐿鉺共摻Al<,2>O<,3>薄膜的鐿鉺最佳濃度比為9:1.退火溫度的不同,影響了Al<,2>O

4、<,3>薄膜的相結構,導致了光致發(fā)光強度的變化.5.給出摻鉺、鐿鉺共摻硅酸鹽玻璃的制作工藝,分析了它們的光致發(fā)光特性和吸收譜.測量了摻鉺、鐿鉺共摻硅酸鹽體塊玻璃級聯(lián)時的光致發(fā)光特性.實驗結果證明級聯(lián)系統(tǒng)中存在著凈增益虧損,測量結果與數(shù)值模擬計算相吻合.6.制作了矩形鐿鉺共摻Al<,2>O<,3>光波導放大器.信號光被調(diào)制為1Hz正弦波時,在68mW功率泵浦下,光波導放大器的總凈增益為8.44dB,單位長度的凈增益為3.77dB/cm.光