基于铒镱共掺纳米晶的聚合物光波导放大器的增益特性

作     者：尹姣 曲春阳 张美玲 王希斌 衣云骥 陈长鸣 孙小强 王菲 张大明 

作者机构：吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区吉林省光通信用聚合物波导器件工程实验室吉林长春130012 

出 版 物：《光学学报》 (Acta Optica Sinica)

年 卷 期：2015年第35卷第12期

页      面：174-181页

核心收录：

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(61475061,61405070,61177027,61261130586) 吉林省科技发展计划(20140519006JH) 吉林省发改委高技术产业专项资金(JF2012G048) 

主　　题：集成光学器件 光波导放大器 聚合物 NaYF4∶Yb^3+,Er^3+纳米晶 相对增益 

摘      要：通过理论模拟和计算对基于氟钇钠(Na YF4)∶镱(Yb^(3+)),铒(Er^(3+))纳米晶的聚合物光波导放大器在1.55 mm处的增益特性进行了研究。分析中采用的波导芯层为Na YF4∶18%Yb^(3+),10%Er^(3+)纳米晶掺杂的SU-8 2005聚合物,包层为P(MMAGMA)聚合物。通过测试和分析纳米晶材料的吸收光谱和荧光光谱,利用Judd-Ofelt理论计算出了相应的Judd-Ofelt参数:Ω2=6.302×10-20cm2,Ω4=0.69×10-20cm2,Ω6=7.572×10-20cm2。通过求解原子速率方程与光功率传输方程模拟分析了波导放大器在1.55μm波长的增益特性,得到的增益曲线具有饱和效应,当Er^(3+)离子浓度为7.5×1025m-3时获得的最大增益为9.7 d B。以Si O2作为下包层,Na YF4∶Yb^(3+),Er^(3+)纳米晶掺杂的SU-8 2005聚合物作为芯层,P(MMA-GMA)聚合物作为上包层,制备了聚合物光波导放大器,当波长为980 nm的抽运光功率为170 m W、信号光功率为0.1 m W时,器件获得的最大相对增益为3.42 d B/cm。