摻雜稀土釹離子聚合物光波導(dǎo)放大器的基礎(chǔ)研究.pdf

1、近年來，有機(jī)聚合物材料以其獨(dú)特的性能、低廉的成本受到越來越多的重視。聚合物光電子器件如陣列波導(dǎo)光柵、電光調(diào)制器、光開關(guān)和光波導(dǎo)放大器等幾乎已經(jīng)涉及了集成光學(xué)的各個領(lǐng)域。光波導(dǎo)放大器的原理是利用摻入光波導(dǎo)中的稀土離子在泵浦光作用下產(chǎn)生受激輻射來實(shí)現(xiàn)信號光的放大。本論文以三元釹配合物Nd(TTA)3(TPPO)2作為有源材料，制備了硅基聚合物光波導(dǎo)放大器，研究了器件在1060nm波長處的增益特性。所做的具體工作如下:
　　1.合成了三

2、元釹配合物Nd(TTA)3(TPPO)2(HTTA:2-thenoyltrifluoroacetone，TPPO:triphenylphosphine oxide)，將其摻雜到SU-8聚合物中，制備了摻雜均勻、成膜性能良好的Nd(TTA)3(TPPO)2/SU-8聚合物。對其吸收光譜和熒光光譜進(jìn)行了測量，1060nm波長處熒光半高寬為25啪。
　　2.根據(jù)Judd-Ofelt理論，結(jié)合吸收光譜和發(fā)射光譜，得到了Nd(TTA)3(T

3、PPO)2/SU-8聚合物的吸收截面、發(fā)射截面和熒光壽命等發(fā)光性能參數(shù);建立了釹離子四能級結(jié)構(gòu)的原子速率方程和光功率傳輸方程，得到了摻釹聚合物光波導(dǎo)放大器的增益理論模型。理論分析了放大器增益性能隨Nd3+離子摻雜濃度、信號光發(fā)射截面、泵浦光吸收截面、熒光壽命等參數(shù)的變化關(guān)系。分析表明;當(dāng)釹離子摻雜濃度為5.86*1025 m-3，泵浦光波長為808nm、功率為140 mW時(shí)，放大器器件在1060nm處可獲得4.83 dB/cm的理論增益

4、。
　　3.研究探討了旋涂、濺射鋁掩膜層、光刻、顯影、反應(yīng)離子刻蝕等光波導(dǎo)放大器制備工藝條件，設(shè)計(jì)并制備了以聚合物Nd(TTA)3(TPPO)2/SU-8材料作為波導(dǎo)芯層材料的光波導(dǎo)放大器器件，表征了器件的形貌。
　　4.搭建了摻釹聚合物光波導(dǎo)放大器的增益測試系統(tǒng)，并對制備的器件進(jìn)行了性能測試。采用808nm波長激光器泵浦，功率為140mW時(shí)，當(dāng)輸入信號光為1060nm波長，功率為0.1 mW時(shí)，在波導(dǎo)截面尺寸為4μm×6μ