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

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1、分类号：TN256单位代码：10183研究生学号：2013512064密级：公开吉林大学硕士学位论文（学术学位）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3+3+PolymerWaveguideAmplifiersBasedonEr-YbCo-dopedCore-shellNanocrystals作者姓名：尹姣专业：微电子学与固体电子学研究方向：聚合物光波导放大器指导教师：张大明教授培养单位：电子科学与工程学院2016年6月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3+3+PolymerWaveguideAmp

2、lifiersBasedonEr-YbCo-dopedCore-shellNanocrystals作者姓名：尹姣专业名称：微电子学与固体电子学指导教师：张大明教授学位类别：理学硕士答辩日期：2016年5月31日未经本论文作者的书面授权，巧法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕壬学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，

3、是本人在指导教师的指导下，独立进行研巧工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何某他个人或集体己综发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中レッ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期；＞０／６年＆月日摘要摘要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

4、单等特点，在短距离光通信系统中有着重要的应用前景。3+3+论文通过理论模拟对基于NaYF4:Er,Yb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1.55μm3+3+波长的增益特性。对基于NaYF4:Er,Yb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170mW且1550nm波长的信号光功率为0.1mW时，器件获得了3.4dB/cm的相对增益。为了克服传统的物理掺杂方式中纳米

5、晶在聚合物基质中容易发生团聚、掺3+3+杂浓度低、器件稳定性较差等缺点，论文中利用NaLuF4:Er,Yb纳米晶和具3+3+有核壳结构的NaYF4/NaLuF4:Er,Yb（核/壳）纳米晶分别合成了键合型的3+3+3+3+NaLuF4:Er,YbNCs-PMMA纳米复合材料和NaYF4/NaLuF4:Er,YbNCs-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0.1mW，980

6、nm3+3+波长的泵浦光功率为160mW时，基于NaLuF4:Er,YbNCs-PMMA和3+3+NaYF4/NaLuF4:Er,YbNCs-PMMA的波导放大器分别获得了5.8dB/cm以及7.9dB/cm的相对增益。关键词：3+3+光波导放大器，聚合物，纳米晶，NaYF4/NaLuF4:Er,YbNCs-PMMA纳米复合材料IAbstractAbstract3+3+PolymerWaveguideAmplifiersBasedonEr-YbCo-dopedCore-shellNanocrystalsRareearthdop

7、edopticalamplifierscanachievetheopticalamplificationdirectlywiththestimulatedradiationprocess.Erbiumdopedwaveguideamplifiers(EDWAs)haveattractedmuchattentioninrecentyears,duetoitspotentialapplicationforthedevelopmentofopticalcommunicationtechnology.EDWAbasedonorgani

8、cpolymermaterialshasexcellentproperties,suchassimpleprocessing,potentiallylowcostandpotentialapplicationforsiliconintegration,whichmakeitw