刘雨婷[1]（2021）在《铒镱共掺NaYF4纳米晶的下转换发光性质及在EDWA中的应用研究》文中进行了进一步梳理伴随着时代的不断发展和进步,通信技术渗透至人们日常生活的脚步逐渐加快,传统的电通信模式越来越不能实现人们对高速、稳定通信的需求。这一需求的出现促进了光通信技术的发展,但光在长距离传输过程中产生的损耗问题无法避免,因此能够对信号损耗进行补偿的光放大器成为了光网络系统的核心。掺铒光纤放大器（Erbium Doped Fiber Amplifier:EDFA）因其低的损耗、宽的频带以及高的增益等优点得到了广泛应用,但通信中光纤长度至少以米为数量级,使其在短距离通信和平面光子集成中应用困难,掺铒光波导放大器（Erbium Doped Waveguide Amplifier:EDWA）逐渐成为研究焦点。EDWA的基质主要分为无机和有机聚合物两种,与无机基质相比,有机聚合物基质材料成本低、制备工艺简单且易于集成,因此广大学者将研究风向逐渐聚焦在有机聚合物光波导放大器上。在有机聚合物EDWA中,铒离子4I13/2能级上的电子向基态4I15/2能级的跃迁会发出波长为1530 nm的光子,刚好与光通信网络的低损耗通信窗口1530～1565nm相对应。在基质中掺入Yb3+作为敏化剂时,可缓解由于Er3+浓度过高产生的浓度猝灭,有效降低器件的泵浦阈值功率,实现器件在更小的泵浦光功率下产生更高的增益性能。基于这些理论模型,本论文合成了一系列不同Er3+、Yb3+掺杂浓度的NaYF4:Er3+,Yb3+纳米晶,系统研究了Er3+、Yb3+掺杂浓度对纳米晶下转换发光性质的影响,并利用优化后的纳米晶材料实现了在光波导放大器中的应用。论文利用高温热分解法合成了9种不同Er3+、Yb3+浓度的NaYF4:Er3+,Yb3+纳米晶,并表征了纳米晶的粒子形貌,可见纳米晶粒径均匀、形貌清晰无团聚;测试了吸收光谱和发射光谱,经分析,Yb3+掺杂浓度相同时,随Er3+浓度的提高,吸收强度和发射强度先增强再逐渐减弱。当Er3+、Yb3+在纳米晶中的掺杂浓度分别为2%、18%时,NaYF4:Er3+,Yb3+纳米晶获得最强的吸收和发射强度以及最大的发射光谱的半高全宽,为62.5 nm。将合成优化后的NaYF4:2%Er3+,18%Yb3+纳米晶均匀分散在SU-8聚合物中,在硅片上旋涂成膜,利用椭偏仪测试出芯层材料的折射率;并设计制备了矩形波导结构,该器件下包层为Si O2基片、芯层材料为掺杂NaYF4:2%Er3+,18%Yb3+纳米晶的SU-8光刻胶、上包层为PMMA聚合物。利用COMSOL软件模拟了波导截面的光场分布,利用Matlab软件模拟了铒离子掺杂浓度、重叠积分因子及信号光功率等参数对器件增益性能的影响。用旋涂、光刻、湿法腐蚀等半导体工艺制备了聚合物光波导放大器,搭建光波导耦合平台测试了器件增益性能,在信号光波长1525 nm,功率0.1 m W,980 nm泵浦光功率为400 m W时,7 mm长的器件获得最大相对增益为2.44 d B,单位最大相对增益为3.49 d B/cm。
符越吾[2]（2020）在《基于NaYF4:Er3+，Yb3+纳米晶的损耗补偿聚合物波导功率分束器研究》文中认为光通信是一种基于光波载波的通信方式,自20世纪70年代以来,随着人们对通信的要求愈加强烈,光通信因其具有的传输容量大、中继距离长、保密性能好等优点获得了突飞猛进的发展,并成为了通信行业的重要支柱。在光通信网络中,存在着大量的平面光电子集成器件,如光调制器、光开关、复用/解复用器等,它们作为光网络的构成基础,正随着光网络的发展而快速发展。这些光电子器件在工作过程中会不可避免地产生损耗,如果不对此进行补偿,就会大幅降低信号的传输距离、增加误码率。光放大器是一种可以通过泵浦源激励对信号光进行放大的光学器件,能够实现对器件损耗的补偿功能,掺铒光波导放大器作为光放大器的一种,兼具体积小、增益高的特点,在集成光学中得到了广泛的应用。掺铒光波导放大器有着易于集成的特点,但是当插入独立的光放大单元时,其他功能器件的使用空间会不可避免的降低。如果可以让光学器件在实现基础功能的同时,还能够通过具有增益特性的波导材料对自身的损耗进行补偿,就可以在降低器件损耗的同时浪费芯片的使用空间。本论文提出采用具有光放大性能的掺杂聚合物作为集成波导器件的芯层制备Y分支功率分束器,在不占据多余空间的前提下,通过泵浦光的作用使器件具有补偿自身损耗的功能,是一种解决器件芯片空间使用效率和插入损耗这一矛盾的有效方法。论文设计并制备了基于NaYF4:Er3+,Yb3+纳米晶的倒脊形聚合物光波导放大器。采用高温热分解法制备了NaYF4:Er3+,Yb3+纳米晶,并对其吸收谱、发射谱、粒子形貌等方面进行了表征;根据表征得到的参数,利用Matlab、COMSOL等软件对器件的增益特性及光功率分布进行了模拟仿真;将纳米晶均匀分散在SU-8光刻胶中作为波导芯层材料,PMMA聚合物和SiO2分别作为器件的上下包层,采用半导体工艺制备了倒脊形结构的聚合物光波导放大器。测试结果显示,当1530 nm信号光功率为0.1 mW,980 nm泵浦光功率为267.7 mW时,器件获得的最大相对增益为3.5 dB。在光波导放大器的研究基础上,论文提出并实现了一种基于NaYF4:Er3+,Yb3+纳米晶的具有损耗补偿功能的聚合物Y分支功率分束器。根据材料性能,利用Rsoft、COMSOL等软件对器件结构参数进行了优化设计,并模拟仿真了器件中的光场传输。以纳米粒子掺杂的SU-8聚合物作为芯层材料,刻蚀SiO2作为下包层,PMMA聚合物作为上包层,通过光刻、刻蚀、旋涂等工艺制备了器件。经测试,器件两分支的插入损耗约15 dB,当输入1530 nm信号光功率为0.05 mW时,980 nm泵浦光功率267.7 mW下两分支波导分别获得了5.81 dB和5.41 dB的损耗补偿特性。论文最后针对光纤隔离器在集成光芯片上使用受到限制的问题设计并模拟了一种能够进行残余泵浦光解复用的集成波导结构。根据波导的定向耦合理论和光波导设计理论,优化设计出泵浦光解复用器的波导宽度、高度、间距等参数。模拟结果显示,该结构可以对980 nm泵浦光激发的1550 nm和540 nm两种放大器实现输出端泵浦光解复用功能。通过将该结构集成在波导放大器或损耗补偿器件的输出端,可以将输出波导中的泵浦光与信号光解复用,以避免残余泵浦光对器件性能测试的影响。
康世亮[3]（2020）在《近/中红外光纤激光用稀土离子掺杂微晶玻璃光纤制备及其光学性能研究》文中提出光纤激光器作为第三代激光技术的代表具有激光输出功率高、光学转换效率高、波长可调谐、稳定性好、小型化、集约化等优势,在现代通信、高速信息网络、工业加工、生物医学等高新技术领域发挥着至关重要的作用。在构成光纤激光器的三要素中,增益介质占据核心地位。目前,研究的大部分增益光纤是以玻璃基质为载体。由于其弱的晶体场效应,所产生的激光性能在波长、功率和转换效率等方面已达到瓶颈状态。因此,开发新型的增益光纤材料是当前迫切需要解决的问题。微晶玻璃结合了玻璃良好的可塑性、组分和光学性能可调、低的传输损耗和晶体强大的晶体场、尺寸可控性、优异的发光性能等特性,用于光纤激光器增益介质将展现出独特的优势。本论文首先通过查阅文献调研了微晶玻璃光纤的可控制备方法—管内熔融法。然后,根据此方法的工作原理设计、优化、拉制了一系列不同稀土离子掺杂的透明微晶玻璃光纤。最后,对所制备的光纤展开激光性能的研究并探索其在单频光纤激光器、超短脉冲光纤激光器以及中红外光纤激光器等领域的潜在应用。基于实验探究和理论分析,取得了一系列创新性研究成果,具体内容总结如下:（1）Yb3+掺杂氟氧化物微晶玻璃光纤的制备及～1.0μm超短脉冲激光性能研究。该实验从芯包层组分设计、微晶玻璃光纤制备工艺、光纤结构表征到脉冲激光性能等方面进行了系统的探索,并率先在微晶玻璃光纤中实现了超短脉冲锁模激光输出。基于芯包层材料良好匹配的热和光学性能,所制备的光纤表现出完好的波导结构并且没有发生明显的元素迁移现象。热处理后纤芯中均匀析出Na YF4纳米晶,为Yb3+提供了良好的配位环境,从而促使光学性能得到显着增强。通过搭建光学测试平台在微晶玻璃光纤中实现了阈值为70 m W,斜率效率为30.0%的1064 nm激光输出。进一步利用被动锁模技术获得了脉宽为8.1 ps,重复频率为56.92 MHz的超短脉冲激光输出。（2）Er3+掺杂氟氧化物微晶玻璃光纤的制备及1.55μm单纵模激光性能研究。该实验利用纳米晶复合玻璃材料的优势在微晶玻璃光纤中获得了增强的激光输出并在此基础上进一步实现了高光束质量的单频激光输出。根据管内熔融法制备原理设计并拉制了结构良好的Er3+/Yb3+共掺单模氟氧化物微晶玻璃光纤。热处理后,在纤芯区域中均匀析出KYF4纳米晶,并通过分子动力学模拟阐述了纤芯玻璃结构的演变过程。由于晶化后激活离子优先进入到低声子能量的KYF4晶格中,抑制了多声子非辐射弛豫,因此在微晶玻璃光纤中获得了增强的1.55μm激光输出。此外,通过采用线性短腔结构,在微晶玻璃光纤中进一步实现了线宽为7.4 k Hz,相对强度噪声为-141.8 d B Hz-1的单频激光输出。（3）Tm3+掺杂碲酸盐微晶玻璃光纤的制备及～2μm激光性能研究。该实验以改善～2μm激光性能为目的,进行了基于微晶玻璃光纤的激光性能研究。通过组分设计、Tm3+最佳掺杂浓度、管内熔融法光纤制备工艺等一系列探索,制备了含有Bi2Te4O11纳米晶的微晶玻璃光纤。结构测试表明光纤具有完整的芯包结构和良好的连续性。得益于纳米晶较强的晶体场效应,在微晶玻璃光纤中获得了增强的1950 nm激光输出,斜率效率由8.8%增加到14.1%。此外,通过进一步采用被动锁模技术在微晶玻璃光纤中实现了调Q脉冲激光输出,并结合理论分析阐述了脉冲激光输出机理。（4）Er3+/Ho3+共掺氟氧化物微晶玻璃光纤的制备及～3μm宽带发光性能研究。该实验主要通过稀土离子掺杂设计和有效的能量传递,在低声子能量的氟氧化物微晶玻璃光纤中获得了～3μm宽带中红外荧光输出。首先优化Er3+和Ho3+掺杂浓度并结合荧光强度和衰减寿命变化以及能级示意图系统分析了Er3+、Ho3+之间的能量传递机理。然后利用管内熔融法可控制备了含有Na YF4纳米晶的微晶玻璃光纤,芯包层结构保持良好,没有发生明显的元素扩散现象。最后通过搭建光路测试了微晶玻璃光纤的中红外荧光输出性能。由于晶化后Er3+和Ho3+进入到低声子能量的Na YF4晶体中,在微晶玻璃光纤中探测到增强的中红外荧光输出,而在高声子能量的前驱体玻璃光纤中没有探测到明显的中红外荧光信号。基于Er3+和Ho3+之间有效的能量传递,引入Ho3+不仅改善了2.7μm发光,而且将发光范围由2.6-2.82μm拓宽到2.6-2.95μm。此外,我们进一步利用理论模拟计算演示了微晶玻璃光纤在中红外光纤激光领域的潜在应用。
詹鸿[4]（2019）在《基于配体传能机制的有机光波导放大器的基础研究》文中研究指明平面光波导放大器是密集波分复用（DWDM）传输系统的重要组成部分,可对光传输过程中的各类损耗进行补偿和放大,它是集成光子器件中的一个重要元件。随着对平面光子器件性能要求的不断提高,具有尺寸小、易于集成、增益性能稳定的掺钕光波导放大器（Neodymium Doped Waveguide Amplifier:NDWA）与掺销光波导放大器（Erbium Doped Waveguide Amplifier:EDWA）成为人们研究的重点对象。基于钕离子在800nm波长处、铒离子在980nm波长处的本征吸收,传统的NDWA和EDWA分别采用808nm波长和980nm波长的半导体激光器作为泵浦源直接激发稀土离子产生荧光发射。这类泵浦源体积大、成本高、无法实现集成,且直接激发稀土离子所需泵浦功率较大,导致器件端面发热,影响性能稳定性。基于此,本论文提出对具有配体传能机制的有机NDWA和EDWA开展基础研究,这类波导放大器可采用价格低廉、易于集成的蓝紫光LED激发,具有广阔的市场前景,论文开展的主要内容如下:1、制备了两种掺杂钕配合物Nd（DBT）和Nd（DPE）的甲基丙烯酸甲酯（PMMA）有机薄膜,对这两种薄膜的紫外可见近红外吸收光谱、405nm氘灯和LED激发下的荧光光谱进行了表征;采用Judd-Oflet理论对吸收、发射光谱进行了分析,计算得到,在Nd（DBT）-PMMA和Nd（DPE）-PMMA薄膜中,Nd3+离子能级寿命分别为398.36us和679.82us,实测能级寿命分别为3.4us和3.8us,量子效率为0.85%和0.56%。2、根据实验光谱数据,建立了基于配体与Nd3+离子传能机制的有机NDWA的理论模型,通过Matlab编程,对掺杂Nd（DBT）的PMMA光波导放大器的增益性能进行了数值模拟,讨论了不同参数与器件增益间的关系,结果表明:在405nm LED泵浦下,泵浦功率为50mW,在2cm的器件上得到最大理论增益为3dB;对比了传统的808nm直接泵浦与405nm间接泵浦的增益情况,当器件产生增益时,采用808nm泵浦器件需要27mW的泵浦功率,而采用405nm泵浦只需11mW。3、合成了铒三元配合物Er（TTA）3（TPPO）2材料,将其掺杂在PMMA中制成薄膜;测试了Er（TTA）3（TPPO）2粉末和Er（TTA）3（TPPO）2-PMMA薄膜的紫外可见近红外吸收光谱、350nm和405nm氘灯激发下的荧光光谱;采用Judd-Oflet理论对光谱数据进行了分析,计算得到,在Er（TTA）3（TPPO）2-PMMA薄膜中,Er3+离子荧光寿命为12.24ms。4、建立了基于配体与Er3+离子传能机制的有机EDWA的理论模型,通过Matlab编程,对掺杂Er（TTA）3（TPPO）2的PMMA光波导放大器的增益性能进行了模拟分析,讨论了不同参数与器件增益间的关系,结果表明:在405nm LED泵浦下,泵浦功率为25mW,在2cm的器件上得到最大理论增益为9.2dB;对比了传统的980nm直接泵浦与405nm间接泵浦的增益情况,当器件产生增益时,采用980nm泵浦器件需要21mW的泵浦功率,而采用405nm泵浦只需4mW。5、研究了钕配合物、铒配合物材料的器件化条件,分别设计并制备了适合材料的嵌入型与脊型光波导,搭建了器件测试系统,获得了信号光在波导输出端的近场光斑。
张美玲[5]（2018）在《稀土掺杂聚合物-SOI光波导放大器的研究》文中认为近年来,硅基光子学的研究得到了飞速发展,多用途的无源和有源硅基纳米光子器件在多个领域展现出巨大应用前景,受到国际学术界和产业界的极大关注。其独特优势在于,可利用现有的微电子互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺来实现大规模、低成本、低功耗的光电集成。基于与CMOS兼容的工艺,可以制作出高折射率差、低损耗的紧凑型硅波导和氮化硅波导。同时,基于绝缘体上硅（SOI）波导和氮化硅（Si3N4）波导体系,已研制出硅基调制器、滤波器、波分复用器以及探测器等各种功能器件。但挑战仍然存在,大规模的片上集成器件存在一定的损耗,限制器件性能同时增加了传输信号的误码率,因此片上光波导放大器的需求日益迫切。然而硅是间接带隙半导体,硅本身不能单独完成高效集成光学互连的使命,因此,与其他有源材料集成是非常必要的。铒掺杂的聚合物材料具备制备工艺简单,种类多样、折射率差易于调整,易于实现高密度大规模集成等优势,是与绝缘体上硅（SOI）波导和氮化硅（Si3N4）波导集成制备光波导放大器的良好选择。目前报道的聚合物材料的光波导放大器的增益结果都不甚理想,这主要是由于:无机稀土离子与有机聚合物的物理掺杂方式限制了稀土离子的掺杂浓度,波导内光场密度低,因此新型的掺杂方式和波导结构亟待被开发。针对这一问题,本论文对高增益、低阈值泵浦功率、结构紧凑的SOI-铒掺杂聚合物混合集成光波导放大器进行了系统研究。主要开展的工作及创新点如下:1、粒径均一、小尺寸的纳米颗粒可以均匀分散于聚合物中,从而降低了光的散射损耗,但是小尺寸纳米粒子的比表面积比较大,大量的表面缺陷和表面活性剂分子很容易导致荧光中心无辐射跃迁而使荧光猝灭。针对这一问题,本文采用在纳米粒子表面包覆活性壳层(壳层中含有敏化剂Yb3+)的方法提高铒镱共掺纳米粒子在1.53μm发光强度。探索异质壳核诱导方法,合成了核-壳结构的α-NaYF4/β-NaLuF4:Yb3+,Er3+纳米粒子,通过透射电子显微镜观察,纳米粒子形貌良好,分散均匀,包覆壳层前后,纳米粒子的粒径分别为13 nm和21nm。这是本文在材料方面的一个创新点。2、在对纳米粒子进行光学改性研究的基础上,为了进一步提高增益,本文采用在纳米粒子表面修饰不饱和基团与有机聚合物前驱体共聚的方法制备一种新型高掺杂稀土纳米粒子的有机聚合物:NaYF4/NaLu F4:Yb,Er NCs-PMMA键合型复合材料。与传统物理掺杂相比,Er3+的掺杂浓度提高了一个数量级,同时,也改善了材料的稳定性。分别对α-NaYF4/β-Na Lu F4:Er3+,Yb3+NCs-PMMA材和α-NaLu F4NCs-PMMA两种材料的红外发射光谱分别进行了测试,纳米粒子包覆壳层后的荧光发射强度较α-NaLuF4提升了近6倍,荧光光谱的半高宽也得到了展宽,为62 nm。将这种新型聚合物材料作为增益介质用于高增益聚合物光波导放大器的制备是本文在材料方面的重要创新点。3、采用NaYF4/NaLu F4:Yb,Er NCs-PMMA键合型复合材料作为波导的芯层制备倒脊型光波导放大器。基于有限差分法对波导放大器的单模条件及光功率占比进行计算。建立了980 nm泵浦的铒镱共掺七能级系统模型,通过分析将其简化,获得原子速率方程和光功率传输方程。通过对有源芯层材料吸收光谱及发射光谱的测试,结合Judd-Ofelt理论,对增益特性模拟所需参数进行了计算。结合Matlab软件编程,对波导放大器的增益特性进行了精确分析。优化了波导的长度、信号光及泵浦光的输入功率等关键参数。我们采用传统的半导体工艺制备了器件并对其增益性能进行了测试。在1.3 cm长的器件上,当信号光功率为0.1 mW,泵浦光功率为400mW时,获得了29.2 dB的相对增益,此时器件的传输损耗为5.3±0.3 dB/cm,光纤与波导端面耦合损耗为3.6 dB。经计算,该器件的净增益为15.1 dB,为目前报道的在聚合物波导放大器上获得的最大增益值。4、提出将增益聚合物填充到狭缝波导中制备新结构的光波导放大器。狭缝波导可以将电场集中限制在纳米尺度的低折射率狭缝中,狭缝区域内的光场密度很高,比常规微米尺度矩形介质波导的光场密度高近20倍,这将提高信号光、泵浦光与增益介质的相互作用。该结构对于提高放大器的增益性能和降低泵浦光的阈值功率具有重要价值,是本文在器件结构设计方面的一个创新点。基于电磁场本征方程及其有限差分形式,通过全矢量有限差分方法对SOI狭缝波导的模式进行了分析。合成了NaYF4:10%Er3+NCs-PMMA材料,将其填充至SOI狭缝波导中作为增益材料,结合波导的重叠积分因子及有效截面积对波导的尺寸进行了优化,硅波导高度为250 nm,宽度为222 nm,狭缝宽度为100 nm。建立了1480 nm泵浦的Er3+四能级跃迁模型,对基于SOI狭缝结构的光波导放大器增益性能进行了分析;对芯层材料的折射率、荧光光谱和吸收光谱进行了表征,结合J-O理论对模拟所需的参数进行了计算;结合增益特性对波导关键参数进行了优化,当信号光功率为0.001 mW,泵浦功率为20 mW时,在1.5 cm长的波导上可获得5.78 dB的净增益。为了降低传输损耗,引入低损耗的Si3N4狭缝波导,通过相同的理论分析方法对Si3N4狭缝波导进行尺寸优化,优化的Si3N4高度为400 nm,宽度为400 nm,狭缝宽度为200 nm。理论计算表明,当波导传输损耗为3dB/cm时,在6cm长度器件可获得8.2d B净增益。上述研究为波导放大器提供了新的思路及方向。
尹姣[6]（2016）在《基于核壳结构铒镱共掺纳米晶的聚合物光波导放大器研究》文中认为近年来,掺铒光波导放大器（EDWA）因其结构小型化、易于集成等优势成为光放大器领域里一个新的研究热点。基于有机聚合物材料的EDWA具有适用于硅基集成、工艺简单等特点,在短距离光通信系统中有着重要的应用前景。论文通过理论模拟对基于Na YF4:Er3+,Yb3+纳米晶的掺杂型聚合物光波导放大器在1.55μm处的增益特性进行了研究。通过分析纳米晶的吸收光谱和荧光光谱,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。对基于Na YF4:Er3+,Yb3+纳米晶的掺杂型聚合物光波导放大器进行了制备及测试,当980nm波长的泵浦光功率为170m W且1550nm波长的信号光功率为0.1m W时,器件获得了3.4d B/cm的相对增益。为了克服传统的物理掺杂方式中纳米晶在聚合物基质中容易发生团聚、掺杂浓度低、器件稳定性较差等缺点,论文中利用Na Lu F4:Er3+,Yb3+纳米晶和具有核壳结构的Na YF4/Na Lu F4:Er3+,Yb3+（核/壳）纳米晶分别合成了键合型的Na Lu F4:Er3+,Yb3+NCs-PMMA纳米复合材料和Na YF4/Na Lu F4:Er3+,Yb3+NCs-PMMA纳米复合材料,并对纳米晶的晶体结构及近红外发射特性进行了表征。将上述两种材料分别作为波导芯层材料,采用填充凹槽的方式制备了倒脊型结构的聚合物光波导放大器。当1530nm波长的信号光功率为0.1m W,980nm波长的泵浦光功率为160m W时,基于Na Lu F4:Er3+,Yb3+NCs-PMMA和Na YF4/Na Lu F4:Er3+,Yb3+NCs-PMMA的波导放大器分别获得了5.8d B/cm以及7.9d B/cm的相对增益。
李彤[7]（2009）在《铒镱共掺聚合物平面光波导放大器的研究》文中认为掺铒光波导放大器（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。
汪玉海[8]（2009）在《条形波导放大器和微环谐振放大器的基础研究》文中认为本文首先介绍了波导放大器和微环谐振器的发展历程、研究现状和实际应用,阐述了器件的结构及原理和工艺制作技术。然后简要地介绍了矩形波导的模式特性和定向耦合的研究方法,并把它推广应用到微环与信道、微环与微环间的弯曲耦合中,给出了振幅耦合比率的表达式。根据铒/镱离子的能级结构,应用速率方程和传输方程,详细地分析了条形掺铒波导放大器、掺镱波导放大器和铒镱共掺波导放大器的放大特性。应用耦合模理论和微环谐振器理论,详细分析了铒镱共掺平行信道单环、并联双环和串联双环谐振器的滤波和放大特性,并进行了参数优化和结构设计。本论文创新点如下:1.引入光场与掺杂分布的重叠因子,在忽略波导损耗和放大自发辐射后,使掺铒波导放大器、掺镱波导放大器及铒镱共掺波导放大器的增益可用公式化表示,有效地简化了模拟过程,具有简捷实用的特点。对掺铒波导放大器、掺镱波导放大器及铒镱共掺波导放大器三种器件进行了分析和讨论,结果表明:当输入泵浦功率大于泵浦阈值时,增益大于零,波导才对信号光起放大作用;泵浦光的功率越大,增益越大;信号光的功率越大,增益越小;波导长度越长,掺杂浓度越高,泵浦阈值就越大。在最佳长度及最佳掺杂浓度下放大器才具有最大增益。通过对比,铒镱共掺波导放大器具有更好的增益特性。2.采用增益介质材料,对平行信道单环、并联双环和串联双环结构的微环谐振器的滤波和放大特性进行了数值模拟。泵浦光和信号光由输入信道耦合进入微环中,并在微环中发生谐振,然后耦合进入输出信道。在此过程中,泵浦光的能量转移给信号光,其中以谐振波长的信号光的输出功率为最大,因而器件同时实现了滤波及放大功能。一般情况下,由于微环尺寸在几微米到几十微米,因此微环谐振器更有利于放大器的小型化和集成化。
冷洁[9]（2009）在《铒镱共掺磷酸盐光波导激光器的特性研究》文中认为随着光通信技术的迅速发展,光波导激光器和放大器以其增益高,体积小,结构紧凑,便于集成,成本低的优势,其研究受到人们的广泛关注。本文首先论述了Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃光波导激光器的发展概况,阐述了Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃以及Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃光波导激光器的特点和在光通信技术中的应用,并简要介绍了制作光波导的几种方法。文中首先从光波导激光器的工作理论出发,研究了Er3+/Yb3+共掺磷酸盐波导激光器的稳态特性。利用重叠因子简化了980nm光抽运的Er3+/Yb3+共掺波导激光器四能级模型的速率-传输方程;在忽略放大自发辐射的情况下,利用数值模拟的方法,得到了Er3+/Yb3+共掺波导激光器的输出与Er3+/Yb3+离子浓度、泵浦功率、波导长度等参量之间的关系曲线。理论分析结果表明,选择合适的Er3+/Yb3+离子浓度是制作Er3+/Yb3+共掺波导激光器的关键。传统上采用经典龙格—库塔法计算分析铒镱共掺光波导激光器的传输方程,但是该算法计算量大,计算精度不高。本文首次采用分步长的龙格—库塔法来研究铒镱共掺磷酸盐光波导激光器的特性。该算法可以根据每一步的截断误差及精度要求合理确定步长的大小,同时还可以通过调节精度和步长来控制计算的速度。数值仿真结果显示该算法较经典的龙格一库塔法无论是在精度还是计算速度上均有较大的提高。结合参考文献的数据,对980nm泵浦Er3+/Yb3+共掺磷酸盐光波导激光器的放大自发辐射（ASE）进行了系统研究,研究了放大自发辐射的强度,方向性等。从Er3+/Yb3+共掺磷酸盐光波导的能级结构和离子跃迁过程出发,结合激光稳态速率方程与传输方程,对Er3+/Yb3+共掺磷酸盐光波导激光器的主要性能参数:阈值功率,斜率效率,输出功率作了理论分析,研究了一些影响激光器正常工作的因素。
齐飞[10]（2008）在《掺铒聚合物光波导放大器的模拟与制备》文中研究指明随着光纤通信和集成光电子学的发展,掺铒光波导放大器成为了光纤通信与光电子学领域研究和应用的热点。本论文首先回顾了集成光学与光放大器技术的发展,提出了用于集成的掺铒光波导放大器,并着重分析掺铒聚合物光波导放大器的优势,介绍了掺铒有机聚合物材料和国内外对掺铒光放大器的研究进展;其次,从掺铒光波导放大器（EDWA）和铒镱共掺光波导放大器（EYCDWA）的速率方程和功率传输方程出发,通过数值计算,系统地讨论了抽运功率、信号功率、波导长度、Er3+离子浓度、Er3+/Yb3+掺杂浓度以及重叠因子、上转换系数等参数对增益和噪声的影响;接着合成了铒的三元配合物Er（DBM）3Phen和Er（AcAc）3Phen,并详细分析了它们的吸收光谱和发射光谱,然后对聚合物材料Er（DBM）3Phen/PMMA-GMA和PMMA-GMA的薄膜的折射率和膜厚进行了测量;最后,选用光刻和反应离子刻蚀工艺制备了光波导,并用光纤与波导放大器的直接端面耦合的方法来测试光波导放大器的增益特性,分别测得有机材料的波导放大器的最大增益为0.94dB,无机材料的波导放大器的最大增益为7.06dB。
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 光波导放大器简介 |
| 1.2 光波导放大器的分类 |
| 1.2.1 无机光波导放大器 |
| 1.2.2 有机聚合物光波导放大器 |
| 1.3 光波导放大器的研究进展 |
| 1.3.1 无机光波导放大器的研究进展 |
| 1.3.2 有机聚合物光波导放大器的研究进展 |
| 1.4 本论文的主要研究内容 |
| 第2章 Er~(3+)、Yb~(3+)共掺光波导放大器的理论基础 |
| 2.1 Er~(3+)、Yb~(3+)共掺系统介绍 |
| 2.1.1 稀土元素 |
| 2.1.2 Er~(3+)、Yb~(3+)的能级结构 |
| 2.1.3 Er~(3+)、Yb~(3+)的跃迁模型 |
| 2.2 EDWA基本结构 |
| 2.3 Er~(3+)、Yb~(3+)共掺光波导放大器的理论模型 |
| 2.3.1 原子速率方程 |
| 2.3.2 光功率传输方程 |
| 2.4 Judd-Ofelt理论 |
| 第3章 NaYF_4:Er~(3+),Yb~(3+)纳米晶的合成与优化 |
| 3.1 纳米晶合成方法简介 |
| 3.1.1 微波辐射法 |
| 3.1.2 共沉淀法 |
| 3.1.3 水热/溶剂热法 |
| 3.1.4 原位水热法 |
| 3.1.5 高温热分解法 |
| 3.2 NaYF_4:Er~(3+),Yb~(3+)纳米晶的制备 |
| 3.2.1 反应试剂及工具 |
| 3.2.2 纳米晶制备流程 |
| 3.3 NaYF_4:Er~(3+),Yb~(3+)纳米晶的表征及分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 Er~(3+)、Yb~(3+)共掺聚合物光波导放大器的设计制备 |
| 4.1 聚合物光波导放大器的结构设计 |
| 4.2 聚合物光波导放大器的增益特性模拟 |
| 4.3 聚合物光波导放大器的制备及测试 |
| 4.3.1 聚合物光波导放大器的制备 |
| 4.3.2 聚合物光波导放大器的测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光波导放大器 |
| 1.2 掺铒光波导放大器 |
| 1.2.1 无机光波导放大器 |
| 1.2.2 有机聚合物光波导放大器 |
| 1.3 具有损耗补偿功能的光波导器件 |
| 1.4 论文研究内容 |
| 第二章 铒镱共掺光波导放大器的工作原理 |
| 2.1 Er~(3+)、Yb~(3+)共掺光波导放大器的工作原理和基本结构 |
| 2.1.1 Er~(3+)、Yb~(3+)的能级结构和放大原理 |
| 2.1.2 光波导放大器的结构与工作原理 |
| 2.2 Er~(3+)、Yb~(3+)共掺光波导放大器增益性能的模拟计算 |
| 2.2.1 原子速率方程 |
| 2.2.2 光功率传输方程 |
| 2.3 Judd-Ofelt理论 |
| 第三章 基于铒镱共掺纳米晶的聚合物光波导放大器 |
| 3.1 NaYF_4:Er~(3+),Yb~(3+)纳米粒子的合成与表征 |
| 3.2 波导放大器结构设计 |
| 3.3 波导放大器增益特性模拟 |
| 3.4 波导放大器的工艺制备 |
| 3.5 波导放大器性能测试 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于铒镱共掺纳米晶的损耗补偿聚合物波导功率分束器 |
| 4.1 具有损耗补偿特性器件的研究背景 |
| 4.2 Y分支波导功率分束器的设计与模拟 |
| 4.3 Y分支波导功率分束器的制备 |
| 4.4 Y分支波导功率分束器的性能测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 光波导放大器输出端的泵浦光解复用器结构设计 |
| 5.1 光波导的定向耦合 |
| 5.1.1 定向耦合理论 |
| 5.1.2 倒脊形波导的耦合系数 |
| 5.2 器件设计与模拟 |
| 5.2.1 泵浦光解复用器件设计 |
| 5.2.2 解复用器中传输特性模拟 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结 |
| 参考文献 |
| 个人简介及科研成果 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 近/中红外光纤激光器概述 |
| 1.1.1 光纤激光器研究意义 |
| 1.1.2 稀土离子的能带结构和发光特性 |
| 1.1.3 光纤激光产生机理 |
| 1.1.4 近/中红外光纤激光器研究进展 |
| 1.2 高功率高重复频率锁模光纤激光器 |
| 1.2.1 锁模光纤激光器研究意义 |
| 1.2.2 锁模光纤激光基本机理 |
| 1.3 窄线宽低噪声单频光纤激光器 |
| 1.3.1 单频光纤激光器研究意义 |
| 1.3.2 单频光纤激光基本机理 |
| 1.4 微晶玻璃光纤 |
| 1.4.1 微晶玻璃光纤的研究现状 |
| 1.4.2 微晶玻璃光纤面临的挑战及展望 |
| 1.5 本论文的课题来源和研究意义 |
| 1.5.1 课题来源 |
| 1.5.2 研究意义 |
| 1.6 本论文研究的主要内容 |
| 第二章 样品制备及表征 |
| 2.1 实验原料和来源 |
| 2.2 实验样品制备仪器和方法 |
| 2.2.1 样品制备仪器 |
| 2.2.2 样品制备方法 |
| 2.3 实验样品测试表征 |
| 2.3.1 热分析 |
| 2.3.2 热膨胀系数 |
| 2.3.3 玻璃和光纤折射率 |
| 2.3.4 电子探针 |
| 2.3.5 X射线衍射 |
| 2.3.6 拉曼光谱 |
| 2.3.7 扫描电子显微镜 |
| 2.3.8 透射电子显微镜 |
| 2.4 光学性能表征方法 |
| 2.4.1 吸收/透过光谱 |
| 2.4.2 发射光谱和荧光衰减曲线 |
| 2.4.3 光纤损耗 |
| 2.4.4 脉冲激光光谱 |
| 2.4.5 单频激光光谱 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 Yb~(3+)掺杂氟氧化物微晶玻璃光纤的制备及~1.0μm超短脉冲激光性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验过程 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 Er~(3+)掺杂氟氧化物微晶玻璃光纤的制备及1.55μm单纵模激光性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验过程 |
| 4.2.1 样品制备 |
| 4.2.2 理论计算和模拟 |
| 4.3 实验结果与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 Tm~(3+)掺杂碲酸盐微晶玻璃光纤的制备及~2μm激光性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验过程 |
| 5.3 实验结果与讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 Er~(3+)/Ho~(3+)共掺氟氧化物微晶玻璃光纤的制备及~3μm宽带光学性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验过程 |
| 6.3 实验结果与讨论 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 稀土离子光波导放大器的产生及应用意义 |
| 1.2 稀土光波导放大器的分类 |
| 1.2.1 无机基质的光波导放大器 |
| 1.2.2 有机基质的光波导放大器 |
| 1.3 稀土配合物材料的研究 |
| 1.4 稀土光波导放大器的泵浦方式 |
| 1.4.1 直接激发 |
| 1.4.2 间接激发 |
| 1.5 本论文完成的主要工作 |
| 第2章 钕配合物掺杂的有机光波导放大器的研究 |
| 2.1 钕配合物掺杂的有机光波导放大器的理论基础 |
| 2.1.1 钕配合物掺杂的光波导放大器的工作原理 |
| 2.1.2 钕配合物掺杂的有机光波导放大器的理论模型 |
| 2.1.3 Judd-Ofelt理论 |
| 2.1.4 吸收和发射截面 |
| 2.2 掺杂钕配合物的有机材料测试 |
| 2.2.1 Nd(DBT)-PMMA与Nd(DPE)-PMMA薄膜的制备方法 |
| 2.2.2 吸收特性 |
| 2.2.3 荧光特性 |
| 2.2.4 薄膜折射率测试 |
| 2.2.5 成膜性表征 |
| 2.3 钕配合物掺杂的有机光波导放大器的理论模拟 |
| 2.3.1 J-O参数分析 |
| 2.3.2 模拟仿真增益特性 |
| 第3章 铒配合物掺杂的有机光波导放大器的研究 |
| 3.1 铒配合物掺杂的有机光波导放大器的理论基础 |
| 3.1.1 铒配合物掺杂的光波导放大器的工作原理 |
| 3.1.2 铒配合物掺杂的有机光波导放大器的理论模型 |
| 3.2 铒配合物掺杂的有机材料测试 |
| 3.2.1 Er(TTA)_3(TPPO)_2配合物的合成 |
| 3.2.2 Er(TTA)_3(TPPO)_2-PMMA薄膜的制备方法 |
| 3.2.3 吸收特性 |
| 3.2.4 荧光特性 |
| 3.2.5 薄膜折射率测试 |
| 3.2.6 成膜性表征 |
| 3.3 铒配合物掺杂的有机光波导放大器的理论模拟 |
| 3.3.1 J-O参数分析 |
| 3.3.2 模拟仿真增益特性 |
| 第4章 有源光波导器件的制备与测试 |
| 4.1 光波导放大器的制备 |
| 4.1.1 嵌入型光波导放大器 |
| 4.1.2 脊型光波导放大器 |
| 4.2 光波导放大器的近场光斑测试 |
| 4.2.1 近场光斑测试系统 |
| 4.2.2 测试结果 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光波导放大器的重要性 |
| 1.2 铒掺杂光波导放大器的分类 |
| 1.2.1 无机铒掺杂光波导放大器 |
| 1.2.2 有机聚合物光波导放大器 |
| 1.3 SOI狭缝波导的提出及研究现状 |
| 1.3.1 狭缝波导的提出 |
| 1.3.2 SOI狭缝波导放大器的研究进展 |
| 1.4 本篇论文的主要工作及创新点 |
| 第二章 铒、镱稀土掺杂光波导放大器理论基础 |
| 2.1 铒掺杂光波导放大器的工作原理 |
| 2.2 铒镱共掺光波导放大器的工作原理 |
| 2.3 铒镱共掺光波导放大器的理论模型 |
| 2.3.1 原子速率方程 |
| 2.3.2 光功率传输方程 |
| 2.3.3 增益计算方法 |
| 2.4 电磁场本征方程及其有限差分形式 |
| 2.4.1 电磁场全矢量本征方程 |
| 2.4.2 有限差分边界条件 |
| 2.5 脊形波导的模式分析 |
| 2.6 小结 |
| 第三章 NaYF_4/NaLuF_4:Er~(3+),Yb~(3+)NCs-PMMA键合型聚合物光波导放大器 |
| 3.1 α-NaYF_4/β-NaLuF_4:Er~(3+),Yb~(3+)纳米粒子的合成及表征 |
| 3.2 NaYF_4/NaLuF_4:Er~(3+),Yb~(3+)NCs-PMMA键合型材料的制备与性能表征 |
| 3.2.1 纳米粒子与PMMA共聚的键合型材料的制备 |
| 3.2.2 NaYF_4/NaLuF_4:Er~(3+),Yb~(3+)NCs-PMMA的表征 |
| 3.3 Judd-Ofelt参数计算 |
| 3.3.1 Judd-Ofelt理论 |
| 3.3.2 Judd-Ofelt参数分析 |
| 3.4 EYCDWA的尺寸优化及增益特性分析 |
| 3.4.1 有效折射率法设计单模倒脊型波导 |
| 3.4.2 EYCDWA增益特性分析 |
| 3.5 NaYF_4/NaLuF_4:Er~(3+),Yb~(3+)NCs-PMMA键合型聚合物光波导放大器的制备与测试 |
| 3.5.1 器件的制备与表征 |
| 3.5.2 器件的增益测试 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 SOI狭缝光波导放大器增益特性分析 |
| 4.1 SOI狭缝光波导的模式分析 |
| 4.1.1 二维狭缝波导模式分析基础 |
| 4.1.2 NaYF_4:10%Er~(3+)NCs-PMMA材料合成与表征 |
| 4.1.3 狭缝波导工作原理 |
| 4.2 SOI狭缝波导的尺寸优化 |
| 4.2.1 重叠积分因子的优化 |
| 4.2.2 有效截面积的优化 |
| 4.3 EDSWA的增益特性分析 |
| 4.3.1 1480 nm泵浦EDSWA能级跃迁模型 |
| 4.3.2 EDSWA增益特性分析 |
| 4.4 模式转换器的设计与优化 |
| 4.5 EDSEA器件的制备与测试 |
| 4.5.1 EDSEA的制备与表征 |
| 4.5.2 EDSWA的增益测试 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 氮化硅狭缝光波导放大器增益特性分析 |
| 5.1 Si_3N_4狭缝波导的模式分析 |
| 5.2 Si_3N_4狭缝波导的尺寸优化 |
| 5.2.1 Si_3N_4狭缝波导重叠积分因子的优化 |
| 5.2.2 Si_3N_4狭缝波导有效截面积的优化 |
| 5.3 Si_3N_4狭缝波导放大器的增益特性分析 |
| 5.4 Si_3N_4狭缝波导的制备与测试 |
| 5.4.1 Si_3N_4狭缝波导放大器的制备与表征 |
| 5.4.2 Si_3N_4狭缝波导放大器的测试 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及博士期间发表的论文 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 光波导放大器的产生 |
| 1.2 掺铒光波导放大器的分类 |
| 1.2.1 无机掺铒光波导放大器 |
| 1.2.2 有机聚合物掺铒光波导放大器 |
| 1.3 有机聚合物掺铒光波导放大器的研究进展 |
| 1.4 铒镱共掺氟化物纳米晶在光波导放大器方向的应用 |
| 1.5 本论文的主要工作 |
| 第2章 铒镱共掺光波导放大器理论基础 |
| 2.1 铒、镱离子的能级结构及跃迁特征 |
| 2.2 铒镱共掺光波导放大器的基本结构和工作原理 |
| 2.3 铒镱共掺系统的原子速率方程、光功率传输方程 |
| 2.3.1 原子速率方程 |
| 2.3.2 光功率传输方程 |
| 2.4 Judd-Ofelt理论 |
| 第3章 基于NaYF_4: Er~(3+),Yb~(3+)纳米晶掺杂型聚合物的光波导放大器 |
| 3.1 NaYF_4: Er~(3+),Yb~(3+)纳米晶的制备 |
| 3.2 增益特性的理论模拟及讨论 |
| 3.3 NaYF_4: Er~(3+),Yb~(3+)纳米晶掺杂型聚合物光波导放大器的制备 |
| 3.4 NaYF_4: Er~(3+), Yb~(3+)纳米晶掺杂型聚合物波导放大器的性能测试 |
| 第4章 基于氟化物纳米晶键合型聚合物的光波导放大器 |
| 4.1 NaLuF_4: Er~(3+), Yb~(3+) NCs- PMMA键合型聚合物光波导放大器 |
| 4.1.1 NaLuF_4: Er~(3+), Yb~(3+) NCs-PMMA材料的合成与表征 |
| 4.1.2 NaLuF_4: Er~(3+), Yb~(3+) NCs-PMMA键合型波导放大器的制备 |
| 4.1.3 器件的性能测试 |
| 4.2 NaYF_4/NaLuF_4: Er~(3+), Yb~(3+) NCs- PMMA键合型聚合物光波导放大器 |
| 4.2.1 NaYF_4/NaLuF_4: Er~(3+), Yb~(3+) NCs-PMMA材料的合成与表征 |
| 4.2.2 NaYF_4/NaLuF_4: Er~(3+), Yb~(3+) NCs-PMMA键合型波导放大器的制备 |
| 4.2.3 器件的性能测试 |
| 4.3 小结 |
| 第5章 总结 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
| 内容提要 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光放大器发展背景、分类与应用意义 |
| 1.1.1 光放大器的产生 |
| 1.1.2 光放大器的分类 |
| 1.2 掺铒光波导放大器的分类 |
| 1.2.1 掺铒无机光波导放大器 |
| 1.2.2 掺铒有机聚合物光波导放大器 |
| 1.2.3 掺铒聚合物光波导放大器的优点 |
| 1.3 掺铒光波导放大器的研究进展 |
| 1.3.1 无机光波导放大器的研究进展 |
| 1.3.2 有机聚合物光波导放大器的研究进展 |
| 1.4 本论文的主要工作 |
| 第二章 掺铒光波导放大器的理论分析与数值模拟 |
| 2.1 掺铒光波导放大器的工作原理 |
| 2.1.1 铒的电子结构、能级结构及跃迁特性 |
| 2.1.2 掺铒光波导放大器的信号放大原理 |
| 2.1.3 掺铒光波导放大器的基本结构 |
| 2.1.4 铒镱共掺光波导放大器的原理 |
| 2.2 光波导设计的基本理论 |
| 2.2.1 三层平板波导的本征方程 |
| 2.2.2 有效折射率法设计单模矩形波导 |
| 2.3 Judd-Ofelt 理论的介绍 |
| 2.3.1 Judd-Ofelt 理论 |
| 2.3.2 Judd-Ofelt 参数的计算 |
| 2.3.3 材料发光性能一些重要参数的计算 |
| 2.4 Er-Yb 共掺光波导放大器的数值模型 |
| 2.4.1 粒子数速率方程 |
| 2.4.2 前向泵浦条件下光功率传输方程 |
| 2.4.3 重叠积分方法简化方程 |
| 第三章 铒配合物掺杂的有机聚合物材料的制备 |
| 3.1 铒配合物的合成与表征 |
| 3.1.1 ErCl_3·6H_2O 固体的制备 |
| 3.1.2 有机配合物的合成 |
| 3.1.3 配合物的表征 |
| 3.2 铒配合物掺杂P(MMA-GMA)聚合物的制备 |
| 3.2.1 基质材料P(MMA-GMA)的合成 |
| 3.2.2 铒配合物掺杂的P(MMA-GMA)的合成 |
| 3.2.3 铒掺杂浓度的计算 |
| 3.3 铒配合物及其掺杂P(MMA-GMA)聚合物的光谱特性 |
| 3.3.1 紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)吸收光谱 |
| 3.3.2 Judd-Ofelt 参数分析 |
| 3.3.3 荧光光谱 |
| 3.3.4 X 射线光电子能谱分析 |
| 第四章 铒镱共掺聚合物光波导放大器的制备 |
| 4.1 聚合物薄膜折射率和厚度的测量 |
| 4.2 光波导设计与增益特性模拟 |
| 4.2.1 单模矩形波导的设计 |
| 4.2.2 重叠积分因子的计算 |
| 4.2.3 铒镱共掺聚合物光波导放大器增益特性的数值模拟 |
| 4.3 聚合物光波导放大器的制备 |
| 4.3.1 矩形波导的制备工艺 |
| 4.3.2 矩形波导的结构和形貌 |
| 4.3.3 倒脊形波导的制备 |
| 4.3.4 倒脊形波导的结构和形貌 |
| 4.4 光波导近场光斑的测试 |
| 4.5 增益测试结果及讨论 |
| 4.5.1 增益测试系统 |
| 4.5.2 增益测试结果及讨论 |
| 第五章 总结 |
| 5.1 主要内容及结论 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 提要 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 波导放大器 |
| 1.1.1 研究进展 |
| 1.1.2 应用 |
| 1.1.3 分类和特点 |
| 1.2 微环谐振器 |
| 1.2.1 研究进展 |
| 1.2.2 应用 |
| 1.2.3 分类和特点 |
| 1.3 制作技术 |
| 1.4 本论文的研究内容及创新点 |
| 1.4.1 论文结构 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 1.4.3 创新点 |
| 第二章 矩形波导 |
| 2.1 结构模型 |
| 2.2 横向亥姆霍兹方程 |
| 2.3 场分布函数和特征方程 |
| 2.4 矩形波导的定向耦合 |
| 2.4.1 耦合模方程及其解 |
| 2.4.2 双矩形波导定向耦合器的耦合系数 |
| 2.5 矩形波导的弯曲耦合 |
| 2.5.1 耦合模方程及其解 |
| 2.5.2 振幅耦合比率 |
| 第三章 条形掺铒波导放大器 |
| 3.1 能级结构 |
| 3.2 速率方程 |
| 3.3 传输方程 |
| 3.4 增益表达式 |
| 3.5 分析及模拟 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 条形掺镱波导放大器 |
| 4.1 能级结构 |
| 4.2 速率方程 |
| 4.3 传输方程 |
| 4.4 增益表达式 |
| 4.5 分析及模拟 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 条形铒镱共掺波导放大器 |
| 5.1 能级结构 |
| 5.2 速率方程 |
| 5.3 传输方程 |
| 5.4 增益表达式 |
| 5.5 分析及模拟 |
| 5.5.1 前端单向泵浦 |
| 5.5.2 前后两端双向泵浦 |
| 5.5.3 后端单向泵浦 |
| 5.6 小结 |
| 第六章 微环谐振放大器 |
| 6.1 单环谐振放大器 |
| 6.1.1 基本结构 |
| 6.1.2 传递函数 |
| 6.1.3 分析及模拟 |
| 6.2 并联双环谐振放大器 |
| 6.2.1 基本结构 |
| 6.2.2 传递函数 |
| 6.2.3 分析及模拟 |
| 6.3 串联双环谐振放大器 |
| 6.3.1 基本结构 |
| 6.3.2 传递函数 |
| 6.3.3 分析及模拟 |
| 6.4 小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂光波导的发展概况 |
| 1.3 本论文的主要工作 |
| 第二章 光波导理论 |
| 2.1 光波导概述 |
| 2.2 光波导的制作 |
| 2.3 光波导基本工作原理 |
| 第三章 激光器的基本原理 |
| 3.1 光受激辐射的基本概念 |
| 3.2 激光形成的条件 |
| 3.3 光学协振腔和阈值条件 |
| 3.4 激光器的输出功率 |
| 第四章 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺磷酸盐激光器的理论基础 |
| 4.1 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂 |
| 4.2 影响Er~(3+)/Yb~(3+)共掺磷酸盐光波导激光器性能的主要因素 |
| 4.3 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺磷酸盐玻璃波导激光器的设计 |
| 第五章 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺磷酸盐激光器的稳态特性 |
| 5.1 建立速率方程 |
| 5.2 重叠积分法 |
| 5.3 数值计算 |
| 5.4 变步长的龙格—库塔法 |
| 5.5 数值计算结果及分析 |
| 第六章 放大自发辐射研究以及抽运阈值和斜率效率 |
| 6.1 放大自发辐射的影响 |
| 6.2 放大自发辐射的理论研究 |
| 6.3 泵浦阈值与斜率效率 |
| 第七章 结论与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 在学期间的研究成果 |
| 内容提要 |
| 第一章 引言 |
| 1.1 集成光学与光放大器技术 |
| 1.2 掺铒光波导放大器的分类与比较 |
| 1.3 掺铒有机聚合物材料的研究 |
| 1.4 掺铒光波导放大器的研究进展 |
| 1.5 本论文的主要工作 |
| 第二章 掺铒光波导放大器（EDWA）的模拟分析 |
| 2.1 光波导放大器的结构及原理 |
| 2.1.1 光波导放大器的基本结构 |
| 2.1.2 光波导放大器的工作原理 |
| 2.2 掺铒光波导放大器的数值模拟 |
| 2.2.1 Er~(3+)离子的吸收截面和发射截面 |
| 2.2.2 掺铒光波导放大器的速率方程 |
| 2.2.3 掺铒光波导放大器的功率传输方程 |
| 2.2.4 运用重叠因子积分法简化方程 |
| 2.3 掺铒光波导放大器的特性分析 |
| 2.3.1 掺铒光波导放大器的增益特性分析 |
| 2.3.2 掺铒光波导放大器的噪声特性分析 |
| 第三章 铒镱共掺光波导放大器（EYCDWA）的模拟分析 |
| 3.1 铒镱共掺光波导放大器的数值模拟 |
| 3.1.1 铒镱共掺光波导放大器的速率方程 |
| 3.1.2 铒镱共掺光波导放大器的功率传输方程 |
| 3.2 铒镱共掺光波导放大器的特性分析 |
| 3.2.1 铒镱共掺光波导放大器的增益特性分析 |
| 3.2.2 铒镱共掺光波导放大器的噪声特性分析 |
| 3.2.3 其他参数的特性分析 |
| 第四章 聚合物光波导放大器的制备与测试 |
| 4.1 掺铒有机聚合物材料的制备 |
| 4.1.1 水热合成法制备铒的配合物 |
| 4.1.2 铒配合物的吸收光谱和发射光谱 |
| 4.1.3 聚合物基质材料的选择与制备 |
| 4.1.4 聚合物材料的折射率与膜厚的测量 |
| 4.2 聚合物光波导放大器的工艺制备 |
| 4.2.1 聚合物光波导放大器的工艺流程 |
| 4.2.2 聚合物光波导放大器的形貌 |
| 4.3 聚合物光波导放大器的特性测试 |
| 4.3.1 光波导近场光斑的测试 |
| 4.3.2 掺铒聚合物光波导放大器的增益测试 |
| 4.3.3 铒镱共掺光波导放大器的增益测试 |
| 第五章 结论 |
| 参考文献 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 致谢 |
