新型掺钕有机光波导放大器

本项目研制应用于1.06μm、1.33μm光通信波段的掺钕有机光波导放大器。.通过合成表面修饰的钕纳米颗粒、钕氟化配合物单体等光学活性物质，并采用化学聚合的方法制备具有高效发光性能的掺钕聚合物材料，解决稀土离子盐类在在聚合物中溶解度低、发光寿命短、吸收损耗大的问题；研究材料发射、成膜等特性,使之满足器件制作的需要；研究光吸收发射截面、荧光寿命、器件长度、稀土掺杂浓度、波导损耗等因素对增益特性的影响,建立有机光波导放大器增益计算理论模型；研究适合器件制备的反应离子刻蚀工艺, 研制出具有信号放大功能的器件。.本项目研制的掺钕有机光波导放大器，能够非常容易的与分束器、光开关等各类光学器件集成在一起，补偿光通信1.06μm、1.33μm波长窗口的损耗，具有工艺简单、折射率差易于调整的特点，可有效解决光通信器件的集成化问题，对于突破聚合物材料吸收损耗较大的瓶颈具有重要意义。

本项目合成了近红外发光性能优良的表面油酸修饰的LaF3:Nd纳米颗粒材料、钕三元配合物Nd(TTA)3(TPPO)2材料; 将其作为有源材料，制备了两种能够满足光波导放大器器件制备要求的掺钕聚合物光波导材料：Nd(TTA)3(TPPO)2掺杂的SU-8聚合物材料（Nd(TTA)3(TPPO)2/SU-8）及Nd(TTA)3(TPPO)2掺杂的甲基丙烯酸甲酯（PMMA）聚合物材料（Nd(TTA)3(TPPO)2/PMMA），并对其吸收、近红外发射性能、成膜性、折射率等参数进行了表征；采用Judd-Ofelt理论计算了聚合物材料中Nd3+离子的自发辐射几率、荧光分支比及各能级寿命等参数；根据材料的荧光寿命、自发辐射几率、折射率、成膜厚度等参数，建立了800nm波长泵浦下掺钕有机光波导放大器增益理论计算模型，分别对该两种材料制备的掺钕有机光波导放大器进行了增益特性的理论计算和模拟；详细研究了掺钕有机光波导放大器的器件制备工艺条件，采用铝掩膜结合反应离子刻蚀技术分别制备了脊型和嵌入型Nd(TTA)3(TPPO)2/SU-8聚合物光波导放大器、Nd(TTA)3(TPPO)2/PMMA聚合物光波导放大器，并对器件的形貌进行了表征；自行搭建了一套掺钕有机光波导放大器增益测试系统，对制备的掺钕有机波导放大器进行了近场光斑及增益特性的测试和分析，获得了3.2dB/cm 的光增益。. 在本项目的资助下共发表研究论文10篇，其中SCI收录2篇，EI收录3篇，核心期刊2篇，会议论文3篇，申请发明专利1项，实现教师职称中级晋升高级2人，发表硕士毕业论文4部，目前在读硕士研究生3人。