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基于NaYF4:Yb3+,Er3+纳米晶的0.54μm波段聚合物光波导放大器的增益特性分析

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本文通过理论模拟和计算对基于NaYF4:Yb3+,Er3+纳米晶的聚合物波导放大器在0.54μm处的增益特性进行了研究.所采用的芯层材料是NaYF4:20％Yb3+,10％Er3+纳米粒子掺杂的SU-8 2005聚合物.通过记录和分析纳米粒子的吸收光谱和荧光光谱,利用Judd-Ofelt理论计算出了Judd-Ofelt参数:Ω2=6.302×10-20cm2,Ω4=0.69×10-20cm2,Ω6=7.572×10-20cm2.之后结合原子速率方程与传输方程模拟了波导放大器在0.54μm处的增益特性.得到的增益曲线具有饱和效应,当波导长度为5cm,Er3+离子浓度5×1025m-3时获得的最大增益为3.3dB.rn 掺饵光纤放大器(EDFA)在长距离光通信系统中占有重要地位，由于Er3+的能级4I13/2→4I15/2的跃迁所对应的波长(1.53μm)恰好与光纤低损耗窗口相匹配。然而相比于EDFA，掺饵光波导放大器(EDWA)具有尺寸小并且利于与其他光学器件集成的优势。近年来，可见光通信技术发展迅速。与目前使用的无线局域网相比，可见光通信系统可利用室内照明设备代替无线局域网基站发射信号，其通信速度可达每秒数十兆至数百兆。它还可以为城市车辆的移动导航及定位提供一种全新的方法。在这样一个短距离光通信系统中，光波导放大器必不可少。近年来，对可见光光纤放大器已有一些报道。与无机EDWA相比，以聚合物材料为基质的EDWA具有工艺简单、成本低廉、易于与其他器件集成等优点，具有很好的发展前景。然而，由于Er3+离子是无机离子，在聚合物中的溶解度较低。为了解决这个问题，合成了一种NaYF4:Yb3+,Er3+纳米粒子掺杂到SU-8 2005聚合物基质中作为波导的芯层材料。本文对基于NaYF4:Yb3+,Er3+纳米粒子掺杂的聚合物EDWA在0.54μm处的增益特性进行了模拟分析，讨论了Er3+离子掺杂浓度，重叠积分因子和信号光功率对增益的影响，模拟结果表明，通过优化参数可以在波导中实现对0.54μm波长的光放大作用。

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来源
《第十届全国塑料光纤聚合物光子学会议》|2014年|13-18|共6页
会议地点南京
作者
Jiao Yin; 尹姣; Meiling Zhang; 张美玲; Yang Zheng; 郑洋; Xibin Wang; 王希斌; Fei Wang; 王菲; Daming Zhang; 张大明;
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作者单位

中国光学学会;

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会议组织
正文语种
原文格式 PDF
中图分类 TN722:TN704;
关键词
聚合物光波导放大器; 芯层材料; 纳米粒子; 增益特性; 参数优化;

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