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1.55μm波段聚合物光波导放大器的基础研究

张希珍  
【摘要】: 本论文是针对1.55μm波段含铒离子(Er~(3+))聚合物光波导放大器进行的基础性研究。首先简介了光波导放大器在通信上的应用和研究进展,着重介绍了聚合物光波导放大器。其次,根据速率方程和功率传输方程,数值模拟了放大器的增益和噪声系数。接着,合成了几种含Er~(3+)(Er~(3+)-Yb~(3+))配合物如Er(DBM)3MA、Er(TTA)3Phen、ErYb(DBM)3MA等;分别通过掺杂和键合的方法,将含Er~(3+)(Er~(3+)-Yb~(3+))配合物复合进不同的聚合物体系中,制备了有源聚合物材料。对以上含Er~(3+)配合物和聚合物材料的光谱进行了研究:①测量了吸收和光致发光光谱,观测到了典型的Er~(3+)的吸收和发光峰,讨论了不同配体、Er~(3+)浓度、Yb~(3+)浓度对Er~(3+)发光性质的影响。②测量发光能级寿命,得到寿命是10-30μs,发光量子效率是0.4-0.5%。③测量拉曼和红外光谱,指出量子效率低是由于O-H和C-H键的淬灭。然后,对于配合物Er(TTA)_3phen掺杂的高氟化聚合物ZP材料和ErYb(DBM)_3MA键合P(MMA-GMA)聚合物体系材料,选用光刻结合反应离子刻蚀工艺制备了光波导,并测量得到了波导的近场和损耗。在980nm泵浦下首次观测到了ErYb(DBM)_3MA的键合型聚合物波导在1.53μm的发光。对于ErYb(DBM)_3MA掺杂的紫外光敏性聚合物SU8材料,选用紫外曝光结合湿法刻蚀工艺制备光波导,测量得到了圆形的波导近场。最后,我们设计了波导放大器特性测量系统,测量和分析了磷酸盐玻璃波导放大器的增益特性。


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