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铒镱共掺聚合物平面光波导放大器的研究

李彤  
【摘要】: 掺铒光波导放大器(EDWA)能够有效地补偿光信号的损耗,具有增益高、体积小、结构紧凑、便于集成、成本低的优势,是具有相当发展需求和前景的新型通信器件。聚合物波导材料制备的EDWA工艺简单、成本低,材料种类多样,折射率差易于调整,制作的器件轻巧、机械性能好,适用于制作高密度集成器件,是近年来受到重视的一个新的研究热点。 本文对铒镱共掺有机聚合物光波导放大器进行了研究。首先对光放大技术的发展、EDWA的产生及国内外研究进展进行了介绍,指出了聚合物材料在用于制作光波导放大器上的优势。研究了EDWA的工作原理与基本结构、引入敏化剂镱离子的意义、光波导设计、Judd-Ofelt理论及对EDWA增益特性的模拟。合成并表征了三种铒配合物,分析其光谱特性、热稳定性。制备了铒的有机配合物及其掺杂的P(MMA-GMA)聚合物材料,分析其光谱特性。针对材料设计单模波导结构并模拟放大器的增益特性,讨论了放大器增益特性的影响因素。采用铝掩模光刻结合反应离子刻蚀技术制备铒配合物掺杂的P(MMA-GMA)聚合物光波导,利用实验室构建的光波导近场光斑测试系统与增益测试系统对光波导进行测试,获得了两种波导结构的近场输出光斑,并在泵浦光(980 nm,133mW)激励下,在15mm长,截面尺寸8μm×4μm的矩形光波导器件上观测到了信号光(1550 nm,2mW) 0.7dB的增益。最后,分析信号的放大现象微弱且不稳定的原因,指出下一步要着重解决的问题和方法。 本论文在有机聚合物光波导放大器的材料合成与表征、器件的结构设计、理论模拟、工艺制备及性能测试方面做了一些研究工作,为研制高性能、实用化的有机聚合物平面光波导放大器奠定了基础。


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