基於鉺摻雜納米晶的高增益聚合物光波導放大器

《基於鉺摻雜納米晶的高增益聚合物光波導放大器》是依託吉林大學，由王菲擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於鉺摻雜納米晶的高增益聚合物光波導放大器
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王菲
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

基於有機聚合物材料的摻鉺光波導放大器（EDWA）具有適於矽基集成、工藝簡單、製作成本低等特點，在平面光子集成和短距離光通信系統中有著重要的套用。但目前相關器件的增益較小，穩定性和可靠性都較差，其距離實際套用有很大差距。本項目提出將稀土摻雜納米發光技術與聚合物光波導技術相結合用於實現高增益聚合物EDWA，主要研究器件性能提升中的基礎問題和關鍵技術。擬通過研究稀土摻雜納米晶的發光光譜及動力學性質，闡明鉺離子1.53微米發光增強的物理實質；設計和合成發光效率高、在聚合物中分散性好和摻入量高的摻鉺氟化物納米晶；設計與製備低損耗的聚合物光波導；系統研究摻雜離子種類、摻雜濃度、納米晶的尺寸與晶相、納米晶在聚合物中的摻入量、光波導結構參數、光波導損耗等對器件性能的影響，解決影響器件增益、穩定性和可靠性的關鍵科學問題，確定獲得高增益器件的基本技術途徑，研製出淨增益超過15 dB的矽基聚合物光波導放大器。

結題摘要

基於有機聚合物材料的摻鉺光波導放大器（EDWA）具有適於矽基集成、工藝簡單、製作成本低等特點，在平面光子集成和短距離光通信系統中有著重要的套用。本項目提出將稀土摻雜納米發光技術與聚合物光波導技術相結合研製高增益聚合物EDWA，主要研究器件性能提升中的基礎問題和關鍵技術。在本項目的資助下，我們設計和合成出了在近紅外通訊波段和可見光波段發光效率高、在聚合物中分散性好和摻入量高的摻鉺氟化物納米晶；利用受激輻射理論和光波導模式理論設計了光波導放大器的結構並理論分析了影響光波導放大器增益特性的因素；利用在納米粒子表面修飾不飽和基團與有機聚合物前驅體共聚的新方法，合成了一種新型的高摻雜稀土納米粒子的有機聚合物，解決了制約器件增益、穩定性和可靠性的納米粒子摻雜方式和摻雜濃度的問題，實驗研製出相對增益29.2dB、淨增益15.1dB的矽基聚合物光波導放大器。完成了本項目提出的預期目標。項目資助期間，在本項目資助下，共發表研究論文成果41篇，其中SCI收錄36篇，國內學術會議邀請報告2個，國內會議論文4篇；授權發明專利9項，申請發明專利2項；培養博士研究生4人，碩士研究生10人，其中畢業博士研究生3人，碩士研究生7人，承辦國內學術會議4次。