制备工艺对掺杂NaYF4:Er3+,Yb3+发光纳米晶的聚合物光波导放大器性能的影响

制备了NaYF₄：Er³⁺,Yb³⁺纳米晶,表征了纳米晶的形貌,通过物理掺杂的方式将纳米粒子掺杂到SU-8中作为光波导放大器的芯层材料,优化了波导放大器的尺寸,利用旋涂、刻蚀等工艺,在二氧化硅衬底上制备了光波导放大器。实验中用光漂白法和湿法刻蚀两种方法制备光波导放大器,分别给出了两种方法制备的器件的结构、工艺流程、光场模拟结果,并对两种方法制备的器件的放大特性进行了测试。测试结果表明,当980 nm波长的泵浦光功率为241 mW且1 550 nm波长的信号光功率为0.1 mW时,使用湿法刻蚀法制备的放大器得到2.7 dB的相对增益。当980 nm波长的泵浦光功率为235 mW且1 550 nm波长的信号光功率为0.1 mW时,使用光漂白法制备的放大器得到4.5 dB的相对增益。根据以上测试结果,分析了两种工艺对器件性能的影响。     

基于铒镱共掺纳米晶的聚合物光波导放大器的增益特性

通过理论模拟和计算对基于氟钇钠(Na YF4)∶镱(Yb~(3+)),铒(Er~(3+))纳米晶的聚合物光波导放大器在1.55 mm处的增益特性进行了研究。分析中采用的波导芯层为Na YF4∶18%Yb~(3+),10%Er~(3+)纳米晶掺杂的SU-8 2005聚合物,包层为P(MMAGMA)聚合物。通过测试和分析纳米晶材料的吸收光谱和荧光光谱,利用Judd-Ofelt理论计算出了相应的Judd-Ofelt参数:Ω2=6.302×10-20cm2,Ω4=0.69×10-20cm2,Ω6=7.572×10-20cm2。通过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,得到的增益曲线具有饱和效应,当Er~(3+)离子浓度为7.5×1025m-3时获得的最大增益为9.7 d B。以Si O2作为下包层,Na YF4∶Yb~(3+),Er~(3+)纳米晶掺杂的SU-8 2005聚合物作为芯层,P(MMA-GMA)聚合物作为上包层,制备了聚合物光波导放大器,当波长为980 nm的抽运光功率为170 m W、信号光功率为0.1 m W时,器件获得的最大相对增益为3.42 d B/cm。     

基于金纳米粒子增强有机-无机杂化钙钛矿放大自发辐射

有机-无机杂化钙钛矿作为激光的增益介质时,存在室温时纳秒脉冲或连续激光作用下的光泵浦器件不稳定、难以实现电泵浦激光等问题.通过将金纳米粒子水溶液和PEDOT∶PSS溶液共混的方法,将20nm尺寸的金纳米粒子掺杂至光泵浦平面波导器件的界面层PEDOT∶PSS中,掺杂了金纳米粒子的平面波导器件(以CH_3NH_3PbBr_3为增益介质)的放大自发辐射绝对强度相对于没掺杂金纳米粒子的器件提升了5.5倍.实验结果表明,金纳米粒子的引入,一方面提升了CH3NH3PbBr3薄膜的吸收,增加了粒子反转数目,另一方面加快了激发态激子的辐射跃迁速率.仿真分析表明,金纳米粒子的近场和远场复合表面等离激元可有效耦合增益介质光吸收/发射主区域,从而提高了平面波导器件的放大自发辐射性能.研究结果可为高效泵浦激光的实现提供参考.     

键合型掺铒纳米晶-聚合物波导放大器的制备

为了克服主客掺杂型有源材料均匀性和稳定性差的问题,采用键合掺杂方法,将高温热解法制备的油酸修饰掺铒氟钇钠纳米晶粒与甲基丙烯酸甲酯发生共聚反应,形成键合型有源芯层材料。纳米晶粒均匀固定在聚合物分子链上,抑制了高浓度掺杂时的团聚析出且材料更稳定。纳米粒子在聚合物中的质量百分比达到约1wt%,具有良好的成膜性,用原子力显微镜照片观察薄膜表面粗糙度为1.76 nm。用椭偏仪测量薄膜光学性质,并用柯西色散模型拟合出薄膜折射率随波长的变化关系,材料在1550 nm信号光波长的折射率为1.485。设计嵌入式波导结构,采用有限元方法进行模式分析和计算光场强度分布。采用紫外光刻和感应耦合等离子体刻蚀工艺制备凹槽形下包层,填充有源材料制备条形波导放大器。实验结果表明,当1550 nm信号光功率为0.1mW,1480 nm泵浦光功率为390 mW时,在1.2 cm长的样品中得到了3.58 d B的信号光相对增益。     

基于KMnF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)纳米晶的红光聚合物平面光波导放大器

制作了基于KMnF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)纳米晶材料的工作波长655 nm的聚合物平面光波导放大器。材料的吸收光谱表明,KMnF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)纳米晶在980 nm附近有很强的吸收。在980 nm激光的激发下,由于Er~(3+)和Mn2+能级之间的能量传递,KMnF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)纳米晶产生了很强的红色上转换发光。根据KMnF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)纳米粒子的发光特性,制备了KMnF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)NCs-PMMA复合材料,用其作为芯层设计了掩埋形结构光波导放大器,利用传统的半导体工艺完成器件制备。器件测试结果表明,当655 nm信号光功率为0.1 m W、980 nm泵浦功率为260 m W时,器件获得了2.7 d B的相对增益。     

LaF3∶Er,Yb纳米颗粒掺杂有机/无机杂化材料制备光波导放大器及特性研究

采用LaF₃∶Er,Yb纳米颗粒掺杂有机/无机杂化材料作为有源材料,制备了掩埋条形结构光波导放大器,研究了放大器在室温下的增益特性和波导中的频率上转换现象. 当抽运功率60 mW时,波导中明显可见绿色上转换发光,观测到Er³⁺从²H_9/2,²H_11/2,⁴S_3/2,⁴F_9/2到基态⁴I_15/2跃迁分别对应的4个波长分别为405?nm, 520?nm, 544?nm和650?nm的发射峰,分析了其产生机理. 当输入信号光06?mW,抽运功率160 mW时,在1535?nm波长处获得15 dB/cm的相对增益. 关键词： 光波导放大器 增益 上转换     

K离子掺杂增强NaErF4体系上转换发光

制备了一系列Na_1-xK_xErF₄@NaLuF₄的核壳纳米结构,核中K⁺掺杂摩尔分数变化范围为0%~8%。XRD分析结果揭示这些具有不同K掺杂浓度的纳米粒子均为β-相纳米结构。研究结果表明：随着K⁺浓度的增加,纳米结构中Er³⁺~650 nm处的红带发光强度呈现先增强后减弱的规律,当K⁺摩尔分数为4%时,Na_0.96K_0.04ErF₄@NaLuF₄纳米晶的发光强度达到最大,为未掺杂K⁺的NaErF₄@NaLuF₄纳米晶发光强度的3.7倍。其发光增强的原因在于K⁺的掺杂降低了Er³⁺微环境晶场宇称对称性,提高了Er³⁺离子⁴F_9/2→⁴I_5/2能级辐射跃迁几率,进而增强了Er³⁺的650 nm红带的上转换发光强度。     

掺铒聚合物狭缝波导放大器的增益特性研究

设计了一种高浓度稀土铒掺杂聚合物填充硅狭缝结构的平面光波导放大器（工作波长1 550 nm,泵浦波长1 480 nm）,能够在低泵浦下获得高增益,可以应用于硅基光互联的损耗补偿。通过扫描电镜照片观察发现,合成的铒掺杂聚合物材料具有良好的纳米狭缝填充能力。考虑铒离子的合作上转换和激发态吸收,利用铒离子四能级跃迁模型,建立原子速率方程和光功率传输方程,数值仿真分析了聚合物光学性质、狭缝波导结构参数及信号光泵浦光功率等放大器增益特性的影响因素。这种具有纳米截面尺寸的光波导放大器,获得4.5 dB的信号光相对增益仅需要1.5 mW的泵浦光,展现了良好的集成光学应用前景。为了进一步提高增益,引入了多层狭缝结构,四层狭缝波导的重叠积分因子比一层狭缝的高42%。     

掺铕纳米氧化锌的制备及其发光性质

以尿素为沉淀剂，与可溶性硝酸锌、硝酸铕反应制备纳米晶ZnO:Eu3+³⁺，通 过x射线粉末衍射、透射电子显微镜对纳米粒子的组成、结构、形貌及尺寸进行了分析和测定.研究 结果表明，制得的纳米粒子粒度均匀，粒径分布窄，最小粒径为8nm.详细研究了不同制备 方法、不同掺杂浓度及不同粒度等对ZnO:Eu3+³⁺发光性质的影响.为探讨纳米 掺杂材料的制备技术及发光方面的应用提供了可行的方法. 关键词： 光致发光 3+')" href="#">纳米晶ZnO:Eu3+³⁺ 均匀沉淀法     

掺杂LaF3∶Er,Yb纳米颗粒的有机无机复合型平面光波导放大器的制备及增益测试

采用油酸修饰的铒镱共掺氟化镧纳米颗粒掺杂的有机-无机杂化材料做为光波导放大器的有源层,同时采用光学性质良好的甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物制作光波导的上下包层,首先说明了芯层材料不能刻蚀制备传统矩形波导的原因,其次设计了一种倒脊结构的平面光波导放大器,并采用蒸镀铝掩膜、紫外光刻和反应离子刻蚀等工艺,制备出放大器的样品,同时对样品端面进行了化学机械抛光处理,在信号光（1 550 nm）功率为1 mW的条件下,在1.9 cm长度的波导上获得了3.2 dB的相对增益.     

反相微乳液模板原位聚合制备纳米氯化银/聚甲基丙烯酸甲酯及其结构表征

用甲基丙烯酸甲酯 (MMA)作油相 ,反相胶束微乳液作为模板 ,制备了纳米氯化银 (AgCl)粒子 ,再进行原位聚合制备了纳米氯化银 /聚甲基丙烯酸甲酯 (AgCl/PMMA)复合材料 .透射电镜 (TEM )分析表明 ,纳米AgCl的尺寸为 2 0～ 80nm .扫描电镜 (SEM )测试表明纳米AgCl粒子均匀地存在于PMMA基材中 .红外分析证明 ,胶束中水和表面活性剂AOT的羰基在MMA聚合后微观环境发生变化 ,纳米粒子同聚合物之间有吸附行为 .动态力学 (DMTA)分析复合材料 ,发现纳米AgCl粒子与聚合物之间存在强烈相互作用 ,形成了中间相层 (interphaselayer) ,改变了聚合物的动态力学性能 .     

新型高掺Tm3+石英光纤制备及2.0μm激光性能研究

稀土掺杂石英光纤具有物化性能稳定、机械强度高、易于系统集成等优点，是目前光纤激光器最核心的增益介质，但其稀土掺杂浓度一般较低(<2%)。利用溶胶凝胶法和高温烧结工艺制备了Tm³⁺掺杂浓度为8.29×10²⁰ cm^-3的高硅氧玻璃，并表征了其光谱性能。采用溶胶镀膜和二次熔融拉锥方法制备了芯径约为4μm、外径为125μm的石英光纤，其可与商用无源光纤进行熔接。利用全光纤化线性腔结构，以制备的不同长度掺Tm³⁺石英光纤作为增益介质，均可实现1947 nm激光输出，光信噪比约为70 dB；当光纤长度为4.6 cm时，斜率效率高达14.1%；同时搭建了掺铥光纤放大器，测得光纤小信号净增益系数为0.48 dB/cm。研究结果表明，该新型光纤制备方法可为高浓度掺铥石英光纤提供新途径，有望推动其在2.0μm单频及高重频锁模光纤激光器中的应用。     

LaF3:Er,Yb纳米颗粒掺杂有机/无机杂化材料制备光波导放大器及特性研究

采用LaF3:Er,Yb纳米颗粒掺杂有机/无机杂化材料作为有源材料,制备了掩埋条形结构光波导放大器,研究了放大器在室温下的增益特性和波导中的频率上转换现象. 当抽运功率60 mW时,波导中明显可见绿色上转换发光,观测到Er3+从2H9/2,2H11/2,4S3/2,4F9/2到基态4I15/2跃迁分别对应的4个波长分别为405nm, 520nm, 544nm和650nm的发射峰,分析了其产生机理. 当输入信号光0.6mW,抽运功率160 mW时,在1535nm波长处获得1.5 dB/cm的相对增益.     

紫外固化型聚合物高阶布拉格波导光栅滤波器

利用紫外固化材料SU-82005与热交联聚合物甲基丙烯酸甲酯一甲基丙烯酸缩水甘油酯[P（MMA—GMA）]分别作为波导芯层和包层材料,通过直接光刻技术,成功实现了厚度为5μm,宽度为9μm,光栅高度为4μm的起伏型高阶布拉格波导光栅滤波器。对光栅器件的谐振波长,光透射率等重要参数进行了模拟设计。测得制备的聚合物高阶布拉格波导光栅滤波器的谐振波长为1550．4nm,消光比为23dB,3-dB带宽为2nm。     

利用共价键镶嵌上转换纳米晶制备发光NaYF_4-PMMA纳米复合聚合物

在NaYF_4纳米晶表面修饰不饱和基团,与甲基丙烯酸甲酯单体共聚,制备了NaYF_4-PMMA发光纳米复合聚合物。采用共价键将纳米晶镶嵌在聚合物基质中,可实现纳米粒子均匀、稳定、高浓度的掺杂。所使用的纳米发光材料为NaYF_4∶20%Yb,2%Er和NaYF_4∶20%Yb,1.5%Tm。NaYF_4∶20%Yb,2%Er纳米晶的尺寸为9~14 nm,NaYF_4∶20%Yb,1.5%Tm纳米晶的尺寸为11~15 nm。在980 nm红外光的激发下,NaYF_4∶20%Yb,2%Er-PMMA发出明亮的黄光,NaYF_4∶20%Yb,1.5%Tm-PMMA发出明亮的蓝光,分别与其对应的发光纳米晶的发射光谱完全一致。实验结果表明:NaYF_4-PMMA材料透明性良好,稳定性高,上转换发光强度大。这种上转换发光纳米复合聚合物在显示领域,特别是在真三维显示方面具有潜在的应用前景。     

掺铒聚合物狭缝波导放大器的增益特性研究（英文）

设计了一种高浓度稀土铒掺杂聚合物填充硅狭缝结构的平面光波导放大器(工作波长1 550 nm,泵浦波长1 480 nm),能够在低泵浦下获得高增益,可以应用于硅基光互联的损耗补偿。通过扫描电镜照片观察发现,合成的铒掺杂聚合物材料具有良好的纳米狭缝填充能力。考虑铒离子的合作上转换和激发态吸收,利用铒离子四能级跃迁模型,建立原子速率方程和光功率传输方程,数值仿真分析了聚合物光学性质、狭缝波导结构参数及信号光泵浦光功率等放大器增益特性的影响因素。这种具有纳米截面尺寸的光波导放大器,获得4.5 d B的信号光相对增益仅需要1.5 m W的泵浦光,展现了良好的集成光学应用前景。为了进一步提高增益,引入了多层狭缝结构,四层狭缝波导的重叠积分因子比一层狭缝的高42%。     

双壳层包覆Mn∶CsPbCl3纳米晶制备及潜指纹识别应用

全无机卤化铅铯钙钛矿纳米晶CsPbX₃(X=Cl,Br,I)因具有独特的光电特性,近年来在固体照明及显示、太阳能电池、阻变存储器等领域成为研究的热门之选。Mn²⁺是一种比Pb²⁺半径小的过渡金属离子,利用Mn²⁺掺杂CsPbCl₃钙钛矿纳米晶能够实现波长位于600 nm左右可见光区域的橘黄色发射,且能够部分替代钙钛矿纳米晶中的Pb²⁺,降低钙钛矿纳米晶的毒性。然而,Mn²⁺掺杂的卤化物钙钛矿纳米晶仍易受环境中水分子等的侵蚀而导致其荧光特性严重退化。本文采用一种利用四甲氧基硅烷(Tetramethoxysilane,TMOS)和聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate,PMMA)对Mn²⁺掺杂CsPbCl₃钙钛矿纳米晶进行双壳层的包覆方法,并分析了双壳层包覆法对钙钛矿纳米晶稳定性提升的机理。此外,还对比了双壳层包覆的Mn²⁺掺杂CsPbCl     

核壳纳米结构壳中Yb离子对稀土上转换发光温度特性的影响

采用油酸盐法分别制备出均匀的上转换发光裸核纳米粒子及其包覆具有不同Yb³⁺浓度掺杂的NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺核壳纳米结构的上转换纳米粒子。在不同温度下(90~450 K),研究分析了在壳中掺杂不同浓度Yb³⁺的NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:x%Yb³⁺核壳纳米体系的上转换发光特性。结果表明:在NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺上转换体系中,惰性壳中的525 nm(²H_11/2 →⁴I_15/2)发射峰呈现出与活性壳中不一样的趋势。壳层中掺杂的Yb³⁺通过声子对纳米粒子内部发光与表面及外界之间的相互作用起到了重要的"桥"连作用。     

溅射制备纳米晶GaN∶Er薄膜的室温发光特性

利用直流磁控共溅射方法制备了GaN:Er薄膜.X射线衍射结果显示薄膜为纳米多晶结构,根据谢乐公式,计算得到了GaN薄膜晶粒的平均大小为58nm;透射电子显微镜结果显示为非晶基质中镶嵌了GaN纳米颗粒,尺寸在6—8nm之间;紫外可见谱结果表明在500—700nm的可见光范围内,薄膜的平均透过率大于80%,在紫外可见谱基础上,利用Tauc公式计算得到了纳米晶GaN薄膜的光学带隙为322eV;最后,测量了GaN:Er薄膜的室温光致发光谱,获得了Er³⁺离子在554nm处的强烈绿光发射. 关键词： 纳米晶GaN薄膜 3+掺杂')" href="#">Er³⁺掺杂 光学带隙 光致发光     

Er3+-Yb3+共掺磷酸盐玻璃(LGS-L)波导放大器设计

就作者自行研制的Er3 + Yb3 + 共掺磷酸盐玻璃 (LGS L) ,用重叠积分方法进行放大器设计。在Er3 + 、Yb3 + 掺杂浓度分别为 1.5 1× 10 2 6ions/m3 、19.1× 10 2 6ions/m3 的情况下可获得 2 .6dB/cm的增益 ;Er3 + 掺杂浓度为2× 10 2 6ions/m3 时 ,在 4cm的器件上可获得超过 15dB的增益。此外 ,讨论了信号光和抽运光光场强度的横向分布与Er3 + 、Yb3 + 横向掺杂浓度分布之间的重叠对放大器增益的影响 ,放大器的最佳长度 ,以及在 980nm抽运下 ,Yb3 + 、Er3 + 掺杂浓度比对放大器增益的影响。