一、Er~(3+)/Yb~(3+) Codoped Phosphate Glass for Ion-Exchanged Planar Waveguide Amplifiers（论文文献综述）
詹鸿[1]（2019）在《基于配体传能机制的有机光波导放大器的基础研究》文中研究说明平面光波导放大器是密集波分复用（DWDM）传输系统的重要组成部分,可对光传输过程中的各类损耗进行补偿和放大,它是集成光子器件中的一个重要元件。随着对平面光子器件性能要求的不断提高,具有尺寸小、易于集成、增益性能稳定的掺钕光波导放大器（Neodymium Doped Waveguide Amplifier:NDWA）与掺销光波导放大器（Erbium Doped Waveguide Amplifier:EDWA）成为人们研究的重点对象。基于钕离子在800nm波长处、铒离子在980nm波长处的本征吸收,传统的NDWA和EDWA分别采用808nm波长和980nm波长的半导体激光器作为泵浦源直接激发稀土离子产生荧光发射。这类泵浦源体积大、成本高、无法实现集成,且直接激发稀土离子所需泵浦功率较大,导致器件端面发热,影响性能稳定性。基于此,本论文提出对具有配体传能机制的有机NDWA和EDWA开展基础研究,这类波导放大器可采用价格低廉、易于集成的蓝紫光LED激发,具有广阔的市场前景,论文开展的主要内容如下:1、制备了两种掺杂钕配合物Nd（DBT）和Nd（DPE）的甲基丙烯酸甲酯（PMMA）有机薄膜,对这两种薄膜的紫外可见近红外吸收光谱、405nm氘灯和LED激发下的荧光光谱进行了表征;采用Judd-Oflet理论对吸收、发射光谱进行了分析,计算得到,在Nd（DBT）-PMMA和Nd（DPE）-PMMA薄膜中,Nd3+离子能级寿命分别为398.36us和679.82us,实测能级寿命分别为3.4us和3.8us,量子效率为0.85%和0.56%。2、根据实验光谱数据,建立了基于配体与Nd3+离子传能机制的有机NDWA的理论模型,通过Matlab编程,对掺杂Nd（DBT）的PMMA光波导放大器的增益性能进行了数值模拟,讨论了不同参数与器件增益间的关系,结果表明:在405nm LED泵浦下,泵浦功率为50mW,在2cm的器件上得到最大理论增益为3dB;对比了传统的808nm直接泵浦与405nm间接泵浦的增益情况,当器件产生增益时,采用808nm泵浦器件需要27mW的泵浦功率,而采用405nm泵浦只需11mW。3、合成了铒三元配合物Er（TTA）3（TPPO）2材料,将其掺杂在PMMA中制成薄膜;测试了Er（TTA）3（TPPO）2粉末和Er（TTA）3（TPPO）2-PMMA薄膜的紫外可见近红外吸收光谱、350nm和405nm氘灯激发下的荧光光谱;采用Judd-Oflet理论对光谱数据进行了分析,计算得到,在Er（TTA）3（TPPO）2-PMMA薄膜中,Er3+离子荧光寿命为12.24ms。4、建立了基于配体与Er3+离子传能机制的有机EDWA的理论模型,通过Matlab编程,对掺杂Er（TTA）3（TPPO）2的PMMA光波导放大器的增益性能进行了模拟分析,讨论了不同参数与器件增益间的关系,结果表明:在405nm LED泵浦下,泵浦功率为25mW,在2cm的器件上得到最大理论增益为9.2dB;对比了传统的980nm直接泵浦与405nm间接泵浦的增益情况,当器件产生增益时,采用980nm泵浦器件需要21mW的泵浦功率,而采用405nm泵浦只需4mW。5、研究了钕配合物、铒配合物材料的器件化条件,分别设计并制备了适合材料的嵌入型与脊型光波导,搭建了器件测试系统,获得了信号光在波导输出端的近场光斑。
申权[2]（2016）在《波导制备用铒镱掺杂磷酸盐光学玻璃的熔制和性质表征》文中指出在过去的数十年中,光波导作为集成光学器件里最基础而不可或缺的部件,受到了越来越多的关注。以玻璃为基础的光学器件与其他技术相比有很多优势,比如在近红外区域有较低的本征吸收,与光纤之间有较小的耦合损耗,和晶体材料相比没有材料本征双折射等等。磷酸盐玻璃被认为是制作波导的优异基质,主要是因为相较于其他氧化物玻璃它具有较高的稀土溶解度。这可以使得在没有明显降低寿命的前提下增加稀土掺杂浓度,从而获得高信号增益。热离子交换法被广泛地应用于制备低损耗波导,相比于其他制备技术如化学蒸汽沉淀法和光刻写,它具有很多优势,比如高稳定性,可规模化生产,易制备单模波导,在不同的波导宽度下都有较低的双折射。本工作制备了一种Er3+/Yb3+共掺的碱性铝磷酸盐玻璃,并对它进行了一系列的测试。取得了如下成果:1.设计并制备了碱性铝磷酸盐玻璃,由NaPO3、Mg（PO3）2、Al2O3、Al（PO3）3粉末根据摩尔比67:4:4:25制成,简称NMAP玻璃。在此基础上,掺入了2.0wt%Er2O3和4.0wt%Yb2O3。通过阿基米德法测得了玻璃样品的密度,通过Metricon 2010棱镜耦合仪测得了玻璃样品的折射率。使用WCR-2D差热分析仪测得了玻璃样品的DTA曲线,表征了玻璃样品的热学性能,并得到了其转变温度。2.对Er3+/Yb3+共掺NMAP玻璃样品进行了热离子交换,即将玻璃样品放在熔融的KNO3溶盐中,置于390℃的温度下保温2小时。利用有效扩散系数对热离子交换进行了表征,计算得到的有效扩散系数De为0.110mm2/min,这表明了热离子交换在该玻璃样品中得到了充分地进行。对Er3+/Yb3+共掺NMAP玻璃样品进行了光学测试。玻璃样品的折射率分布情况由Metricon 2010棱镜耦合仪测得。玻璃样品在632.8 nm下表面的折射率n0和基质的折射率nsub分别为1.5262、1.5182,最大的折射率差值为0.008。并测得了玻璃样品的吸收光谱和发射光谱。3.对Er3+/Yb3+共掺NMAP玻璃样品进行了Judd-Oflet理论计算。Er3+的J-O强度参数Ωt（t=2,4,6）分别为为5.47′10-20,1.34′10-20,0.81′10-20cm2。误差的均方根为δrms为2.79′10-7,表明这个计算过程是可靠的。这些数据表明在磷酸盐玻璃中,Er3+处于一个强的反演非对称和共价环境。另外,本NMAP玻璃的Ω4/Ω6值为1.65,这个比值较大,表明该玻璃具有很好的光学特性。4.利用J-O参数和Er3+的约化矩阵元的平方,计算了NMAP玻璃中Er3+的自发跃迁参数,主要包括自发辐射跃迁几率A,荧光分支比β,发射寿命τrad。对Er3+/Yb3+共掺NMAP样品的信号增益进行了计算。增益谱G（λ,p）可由如下式子计算得出,G（λ,p）=10log10exp{N[pδe（λ）-（1-p）δa（λ）]L}。在1.53μm激发下,当4I13/2能级Er3+所占比例分别为0.8和1.0时,去除损耗后的理想净增益分别为2.97 dB/cm和4.77dB/cm。
刘春晓[3]（2012）在《离子注入光学玻璃光波导的制备和特性研究》文中认为波导作为信号传播的通道和器件的连接装置，是集成光学的基本组成单元，也是全光通信的基础，以其独特的性能、高集成化和规模生产的低成本，在各种光器件的制造中起着重要的作用。研究人员一直在探索有效的方法来制备具有优良性能的光波导。离子注入作为一种重要的材料改性方法，因其具有可控性好、对材料的选择性较少和注入温度可调等优点，已经发展成为制备光波导的重要手段。在离子注入过程中，注入离子通过与材料的相互作用传递自己的能量，造成核能量损失和电子能量损失。该能量损失将导致衬底材料的结构发生畸变，引起注入区材料的折射率发生改变，在离子注入末端形成折射率降低的光学位垒，或者注入诱导产生折射率增强势阱。通过光学位垒和增强势阱对光传输进行限制，形成波导结构。因此，可以通过控制注入离子的种类、能量和剂量等条件及后期的退火处理等手段来制备出具有应用价值的光波导。离子注入技术按照注入离子的原子质量大致分为轻离子注入和重离子注入两种方式。其中，轻离子注入的离子包括质子和氦离子；而重离子则主要有C2+、O3+和Si2+等原子质量较大的离子。一般来说，轻离子注入对材料的扰动较小，但是其注入剂量较大，成本较高。重离子注入的剂量则相对较低，对于某些特定的材料，形成有效波导结构所需的离子剂量仅为1013ions/cm2量级。条形光波导是波导耦合器、波导调制器、波导开关以及波导激光器等无源和有源器件的基础。探讨离子注入条形波导的制备不但是光波导应用研究的基础，还可以拓展核技术在光电子领域中的应用。本论文主要研究离子注入方法在掺镱硅酸盐玻璃(Yb3+-doped silicateglasses)、铒镱共掺硅酸盐玻璃(Er3+/Yb3+co-doped silicate glasses)、掺镱磷酸盐玻璃(Yb3+-doped phosphate glasses)和掺钕磷酸盐玻璃（Nd3+-doped phosphateglasses）等光学玻璃表面形成光波导。利用棱镜耦合法测量了所制备光波导的暗模特性；使用端面耦合法测试了光波导的近场光强分布和光波导的传输损耗；通过反射计算方法（reflectivity calculation method, RCM）和强度计算法（Intensitycalculation method, ICM）拟合了平面光波导的折射率分布，并对折射率的改变机理进行了研究；对比了部分样品在注入前后的透过光谱和微荧光光谱，探讨了离子注入波导制备方法对基质材料的光学性质造成的影响；在掺镱硅酸盐玻璃上利用离子注入方法结合光刻技术形成了条形光波导。主要研究工作如下：掺镱硅酸盐玻璃有较宽的吸收光谱（8501100nm）和荧光光谱（9001200nm）,可作为飞秒超短脉冲激光和可调谐激光的工作物质；其储能效率高，荧光寿命长，在半导体列阵泵浦的高功率激光装置中具有巨大的应用潜力。另外，与掺镱的磷酸盐和硼酸盐玻璃相比，掺镱硅酸盐玻璃也有其突出的特点，例如物理化学性质稳定，能与石英光纤有效的耦合等。（1）本论文利用能量是（470.0+500.0）keV、剂量为（1.0+2.0）×1016ions/cm2的H+离子注入掺镱硅酸盐玻璃形成了折射率增加型的平面光波导。在射程的末端，用“离子交换”原理结合损伤机制探讨了折射率光学位垒的形成原因，并指出适当地调控氢离子的剂量能够优化增益介质光波导的激光性能。（2）利用能量（450.0+500.0+550.0）keV、剂量（2.0+2.0+2.0）×1016ions/cm2的He+离子注入掺镱硅酸盐玻璃制备出了平面光波导。结合离子注入的压紧效应和辐照产生非桥氧键的机制，探讨了波导区折射率增加的原因。（3）利用低剂量碳离子注入掺镱硅酸盐玻璃形成了折射率增加型的单模平面光波导。通过Model2010棱镜耦合仪测量了波导的暗模特性，采用端面耦合的方法测量了平面光波导的近场光强分布和传输损耗，并结合ICM方法重构了波导区域的折射率分布。结果表明制备的掺镱硅酸盐玻璃光波导在实际应用方面具有潜在的价值（。4）利用6.0MeV的O3+离子，剂量6.0×1014ions/cm2注入掺镱硅酸盐玻璃形成了平面光波导。利用棱镜耦合法和端面耦合法分别对比了退火前后波导的暗模特性和近场光强分布。通过SRIM’2006（Stopping andRange of Ions in Matter）程序模拟了6.0MeV的O3+离子注入到掺镱硅酸盐玻璃的注入过程，并根据RCM重构了波导的折射率分布。结果表明退火处理在没有明显改变波导折射率分布的前提下，有效地降低了波导的损耗，增强了波导对光的传输能力。Er3+离子的发射波长在1.55μm左右，为人眼安全波长，对应于光纤和大气通信的低损耗、低色散窗口。因此，掺Er3+玻璃在近红外放大器和激光器中具有广阔的应用前景。与其它玻璃体系相比，硅酸盐玻璃虽然具有较高的声子能量，但易于制备，且有良好的物理化学性能、热稳定性和机械性能，因而极大地引起了科技工作者的兴趣。本论文利用能量6.0MeV、剂量6.0×1014ions/cm2的O3+和C3+离子分别对铒镱共掺硅酸盐玻璃进行了注入，形成了“增强势阱+光学位垒”型折射率分布的平面波导结构。通过棱镜耦合法和端面耦合法测试了波导的导模特性和传输特性。采用Back-Reflection法测得波导的损耗均在1.0dB/cm左右，具有潜在的应用价值。共焦微荧光测试结果说明离子注入波导制备方法几乎没有对Er3+离子的荧光性质造成影响。实验结果为在铒镱共掺硅酸盐玻璃上利用离子注入方法制备EDWA（Er-doped WaveguideAmplifier）提供了实验基础。掺镱磷酸盐玻璃易于制备，有良好的光学性质，较大的发射截面和高的量子效率，被视为发展高效、高功率激光器的一个主要途径。本论文利用能量为（450.0+500.0+550.0）keV，剂量为（2.0+2.0+2.0）×1016ions/cm2的He+离子注入掺镱磷酸盐玻璃形成了平面光波导，并对注入后的样品进行了一系列的退火处理（260oC410oC）。通过棱镜耦合法得到了导波模式的有效折射率随退火条件的变化特性。采用端面耦合法测量了波导经过一定的退火处理后的近场光强分布和波导的传输损耗。还利用能量为（5.0+6.0）MeV，剂量为（4.0+8.0）×1014ions/cm2的O3+离子注入掺镱磷酸盐玻璃制备出了位垒型的平面光波导。对比了该平面光波导经过退火处理（350oC,60min）前后的暗模特性、近场光强分布、折射率分布和传输损耗等波导特性，实验结果表明离子注入后的退火处理可以在一定程度上增强光波导的传输特性。这为掺镱磷酸盐玻璃的光波导应用研究提供了实验基础。掺钕磷酸盐激光玻璃在高功率激光系统中是一种非常优异的材料。其具有储能高，受激发射截面大和荧光寿命长等特点，也容易制备成大尺寸且光学均匀性好的玻璃。因此，掺钕磷酸盐激光玻璃被广泛地使用，如美国的国家点火装置（NIF）和中国的神光装置等。本论文采用能量为（450.0+500.0+550.0）keV、剂量为（2.0+2.0+2.0）×1016ions/cm2的He+离子以及能量为6.0MeV、剂量为6.0×1014ions/cm2的C3+和O3+离子分别注入掺钕磷酸盐玻璃均形成了位垒型的平面光波导。利用棱镜耦合法和端面耦合法测量了波导的导模特性和传输特性。通过背反射法测得所形成的平面光波导的传输损耗均在1.0dB/cm左右，具有潜在的应用价值。使用共聚焦显微镜对波导的荧光性质进行研究，发现玻璃材料的荧光性质，在波导中被比较好地保留了下来。该实验在掺钕磷酸盐玻璃上产生波导激光和波导放大器等方面具有指导意义。结合光刻掩膜工艺，利用多能量（450.0+500.0+550.0）keV、多剂量（2.0+2.0+2.0）×1016ions/cm2的He+离子注入掺镱硅酸盐玻璃得到了周期为50.0μm，宽度为7.0μm的条形波导。利用扫描电子显微镜观察了条形波导端面的微观形貌，通过端面耦合系统测量了导模的近场光强分布，使用Fabry-Perot法测量了波导的损耗。该实验为离子注入光波导的实用化提供了重要的实验基础。
陈宝杰[4]（2010）在《铒钇共掺杂光通信锗酸盐玻璃光波导材料的研究》文中研究说明稀土掺杂低声子能量光学玻璃在红外固体激光器、光学放大器、上转换激光器和可见显示器件等方面具有广阔的应用前景,一直是人们研究的热点和焦点。目前掺铒石英光纤已经成为成熟的产品,其工作窗口主要在C波段的1530-1560nm,然而这一波段仅利用了石英单模光纤低损耗窗口的一部分,限制了光纤可容纳信道的充分利用。为了进一步拓宽通信窗口,人们把目光纷纷投向Pr3+、Tm3+和Ho3+掺杂的主动光学放大器件。然而这三种稀土离子在应用中所面临的主要问题是在传统光纤基质中发光效率不高,无法达到通过变换掺杂稀土离子实现第二通讯窗口、S-波段和U-波段全光放大的目的。因此,寻找新的玻璃基质材料,获得宽带、增益平坦的光纤放大器,使光纤放大器工作波长向C波段以外区域扩展,已成当务之急。基于这种考虑,我们设计合成了Er3+/Yb3+掺杂低声子能量锗酸盐玻璃,测试解析了Er3+在其中的光学和光谱特性,研究了K+-Na+离子交换锗酸盐玻璃表面的折射率变化规律。另外,在Er3+/Yb3+掺杂锗酸盐玻璃表面采用离子交换法制备了条形光波导,并对其信号增益能力进行了系统的表征和研究,为Pr3+Tm3+和Ho3+掺杂锗酸盐玻璃制备特殊波段信号放大器奠定基础。本工作取得了以下成果:1.制备了 Er3+/Yb3+共掺低声子能量锗酸盐玻璃。根据Judd-Ofelt理论对吸收光谱进行拟合,求得Er3+强度参数Ωt（4=2,4,6）分别为8.02×10-20,1.92×10-20和0.76×10-2Ocm2,并进一步计算了 Er3+离子各能级跃迁的振子强度、自发辐射跃迁概率、辐射寿命和荧光分支比等光谱参数。在982 nm激发下,锗酸盐玻璃中Yb3+直接敏化Er3+,在红外区产生有效红外发射。Er3+在1.53μm处的吸收与发射截面分别为5.47×10-21 cm2和5.76×10-21 cm2。较低的声子能量和较大的发射截面表明,Er3+/Yb3+共掺杂锗酸盐玻璃有望成为良好的红外激光工作物质。2.将A1203引入锗酸盐玻璃中,合成了具有较强耐酸腐蚀性的铝锗酸盐玻璃,以避免离子交换过程中玻璃衬底易受酸腐蚀的问题。选用高纯KNO3熔盐作为离子交换源,采用K+-Na+离子交换法,制备了铝锗酸盐玻璃平面光波导。应用棱镜耦合技术测量了平面光波导的有效折射率,通过Inverse Wentzel-Kramer-Brillouin（IWKB）法计算了有效折射率对应的各阶模深度,并采用高斯函数对其分布进行拟合。结果表明,不同交换时间下折射率最大改变量为0.01132,离子交换扩散系数为1.16×10-4 μm2/s。此外探讨了交换时间对铝锗酸盐玻璃平面光波导性能的影响。3.在Er3+/Yb3+掺杂铝锗酸盐表面制备了 K+-Na+离子交换条形光波导,并对其表面结构应用原子力学显微镜（AFM）进行了表征,测得波导近场模式直径为～10μm,计算了数值孔径（0.103）和截止波长（0.939μm）。对其信号放大能力进行了系统研究,测得2.5cm条形波导放大器的光学增益和相对增益分别为9.10dB和8.16dB。相对增益补偿了传播损耗和吸收损耗,并且在1534nm处我们得到了其最大内部增益为～2.0dB。基于K+-Na+离子交换Er3+/Yb3+掺杂铝锗酸盐条形光波导的制备成功和其信号放大的优良特性,我们相信离子交换Pr3+,Tm3+和Ho3+掺杂锗酸盐波导将会为发展O-,S-和U-特殊波段波导放大器带来新的惊喜。
林峰[5]（2010）在《稀土掺杂磷酸盐玻璃有源光纤的研究》文中认为掺铒光纤放大器（EDFA）是光纤通信系统中非常重要的器件,它不需要光电转换,直接实现了对光信号的放大。传统的EDFA,由于石英玻璃中能够掺杂的Er3+离子浓度较低,为了获得高功率的输出,一般都是通过增加掺铒光纤的长度。这样又会使得整个光纤放大器系统成本增高、体积变得庞大。随着光子集成技术的发展,这种缺陷也就更明显的凸现出来。本论文针对以上所出现的问题,采用对稀土离子溶解度非常高的磷酸盐玻璃作为纤芯材料来制备Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃光纤。详细的分析了Er3+-Yb3+共掺系统的能级结构和相关的能级跃迁。通过能级的简化与分析,建立了描述模场在光纤中的分布及光纤放大器的最大增益与模场关系的方程,代入具体的光纤参数后,就能够得到一系列具有指导意义的数值。本论文根据实际需要设计出了磷酸盐基质玻璃的配方,采用高温熔融法制备出一系列具有不同Er3+/Yb3+比例配方的Er3+-Yb3+共掺磷酸盐玻璃。经过吸收光谱和荧光光谱的测试,发现掺入Yb3+离子之后,玻璃对980nm波段的光吸收大幅度提高,并且随着Yb3+离子浓度的增加,吸收增强。当掺入Er3+离子浓度为2.35×1020ions·cm-3、Er3+/Yb3+比例为1:8时,共掺磷酸盐玻璃的荧光强度最好。根据吸收和荧光光谱的测试结果,利用J—O理论计算了不同Er3+/Yb3+比磷酸盐玻璃Ω2、Ω4、Ω6的值及4I13/2→4I15/2跃迁的辐射几率、荧光寿命等,并分析了玻璃的组分变化对于Ω2、Ω4、Ω6的影响。根据制备出来的Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃的各种参数,设计出了芯径为6um、内包层为62.5um、外包层为125um、纤芯数值孔径为0.16、包层数值孔径为0.45的双包层Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃光纤。使用OptiSystem光纤放大器设计软件对所设计的5cm长的Er3+/Yb3+共掺双包层光纤进行模拟分析,在1.534um波长处得到了3.51dB/cm的净增益。所设计的双包层光纤放大器具有良好的信号光放大性能。
李彤[6]（2009）在《铒镱共掺聚合物平面光波导放大器的研究》文中研究说明掺铒光波导放大器（EDWA）能够有效地补偿光信号的损耗,具有增益高、体积小、结构紧凑、便于集成、成本低的优势,是具有相当发展需求和前景的新型通信器件。聚合物波导材料制备的EDWA工艺简单、成本低,材料种类多样,折射率差易于调整,制作的器件轻巧、机械性能好,适用于制作高密度集成器件,是近年来受到重视的一个新的研究热点。本文对铒镱共掺有机聚合物光波导放大器进行了研究。首先对光放大技术的发展、EDWA的产生及国内外研究进展进行了介绍,指出了聚合物材料在用于制作光波导放大器上的优势。研究了EDWA的工作原理与基本结构、引入敏化剂镱离子的意义、光波导设计、Judd-Ofelt理论及对EDWA增益特性的模拟。合成并表征了三种铒配合物,分析其光谱特性、热稳定性。制备了铒的有机配合物及其掺杂的P（MMA-GMA）聚合物材料,分析其光谱特性。针对材料设计单模波导结构并模拟放大器的增益特性,讨论了放大器增益特性的影响因素。采用铝掩模光刻结合反应离子刻蚀技术制备铒配合物掺杂的P（MMA-GMA）聚合物光波导,利用实验室构建的光波导近场光斑测试系统与增益测试系统对光波导进行测试,获得了两种波导结构的近场输出光斑,并在泵浦光（980 nm,133mW）激励下,在15mm长,截面尺寸8μm×4μm的矩形光波导器件上观测到了信号光（1550 nm,2mW） 0.7dB的增益。最后,分析信号的放大现象微弱且不稳定的原因,指出下一步要着重解决的问题和方法。本论文在有机聚合物光波导放大器的材料合成与表征、器件的结构设计、理论模拟、工艺制备及性能测试方面做了一些研究工作,为研制高性能、实用化的有机聚合物平面光波导放大器奠定了基础。
胡校苹[7]（2009）在《铒镱共掺磷酸盐发光玻璃的制备及性能研究》文中研究指明掺Er玻璃是目前激光材料领域中的研究热点之一,其在1.53μm处的发光对光纤通信领域内的光放大应用具有重要意义。目前,随着器件小型化的发展趋势,一方面,对玻璃中的掺Er浓度提出了更高的要求;另一方面,由于Yb3+离子卓越的敏化性能,对Er/Yb共掺玻璃的研究也越来越深入。由于磷酸盐具有对稀土离子高的溶解度,因此,研究磷酸盐体系玻璃中Er单掺、Er/Yb共掺系统的物理特性和光学特性对推动Er掺杂激光器、放大器材料的发展具有非常重要的应用价值。本文采用两步熔融法制备了相同基质,Er3+离子浓度固定0.5mol%不变Yb3+离子浓度由0mol%依次增加1.5mol%变化到7.5mol%的系列磷酸盐玻璃,并对各Yb3+离子掺杂浓度下的玻璃试样进行了密度、厚度、折射率、热稳定性等物理性能的测试;根据各样品的吸收光谱,利用J-O理论计算得到此玻璃体系的系列光谱参数,并对其荧光光谱进行了测试分析。另外,在前面分析得到的最佳配比方案的基础上,采用添加重金属氧化物Bi2O3对其进行改性,并对各项性能进行测试比较。最后通过分析制备工艺条件的影响因素,进一步确定最佳的制备方案。制备得到的玻璃样品密度在1.4470～1.5382g/cm3之间,当掺杂的Yb2O3为6.0mol%（E5样品）时,玻璃的密度达到最大为1.5382g/cm3;得到的玻璃样品折射率在1.54左右。通过DTA测试,得到玻璃样品的开始析晶温度和玻璃转变温度差值△T,在E5样品达到最大值为154℃,具有良好的热稳定性。对系列玻璃进行耐水性能测试,发现前2个小时腐蚀程度大后面基本呈线性增加。本实验对发光玻璃吸收光谱的测试,吸收光谱主要有7个吸收峰,中心位置波长分别为:488,520,544,651,798,978,1534nm,吸收峰分别对应于Er3+离子从基态4I15/2到各个激发态4F7/2,2H11/2,4S3/2,4F9/2,4I9/2,4I11/2,4I13/2以及Yb3+离子从基态2F7/2到2F5/2的吸收跃迁。利用J-O理论计算得到唯象强度参数Ωt,Ω2在7.04～7.52之间,Ω4在1.67～1.96之间,Ω6在1.05～1.24之间;计算出Er3+离子在本实验样品中的自发辐射跃迁几率Ae d、Am d,荧光强度分支比β和辐射寿命τrad,利用McCumber理论计算得到的发射截面达到0.84pm2。测试样品在1.5μm处的荧光光谱,各样品的荧光峰值波长并没有发生变化,均为1534nm;荧光强度随着Yb3+离子浓度的增加先变大后降低,在E5样品中达到最大值,荧光半高宽可达到38nm;本实验制备的PBAZN系列磷酸盐玻璃的Yb3+:Er3+最佳比为12:1。得到的上转换发射光谱有三个,可见峰位于522,545,651nm,在E5样品中绿光强度是单掺铒的5倍左右,红光强度为3倍左右。通过对E5样品配方添加10mol%的Bi2O3进行改性实验,玻璃的密度、折射率、热稳定性都得到一定提高,通过荧光光谱测试发现掺杂氧化铋后的铋磷酸盐玻璃的峰值在1544nm,向长波方向移动了;荧光半高宽为48nm。实验发现提高玻璃的熔炼温度对去除OH?有一定的作用,制得样品的荧光寿命还是比较理想的。
冷洁[8]（2009）在《铒镱共掺磷酸盐光波导激光器的特性研究》文中指出随着光通信技术的迅速发展,光波导激光器和放大器以其增益高,体积小,结构紧凑,便于集成,成本低的优势,其研究受到人们的广泛关注。本文首先论述了Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃光波导激光器的发展概况,阐述了Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃以及Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃光波导激光器的特点和在光通信技术中的应用,并简要介绍了制作光波导的几种方法。文中首先从光波导激光器的工作理论出发,研究了Er3+/Yb3+共掺磷酸盐波导激光器的稳态特性。利用重叠因子简化了980nm光抽运的Er3+/Yb3+共掺波导激光器四能级模型的速率-传输方程;在忽略放大自发辐射的情况下,利用数值模拟的方法,得到了Er3+/Yb3+共掺波导激光器的输出与Er3+/Yb3+离子浓度、泵浦功率、波导长度等参量之间的关系曲线。理论分析结果表明,选择合适的Er3+/Yb3+离子浓度是制作Er3+/Yb3+共掺波导激光器的关键。传统上采用经典龙格—库塔法计算分析铒镱共掺光波导激光器的传输方程,但是该算法计算量大,计算精度不高。本文首次采用分步长的龙格—库塔法来研究铒镱共掺磷酸盐光波导激光器的特性。该算法可以根据每一步的截断误差及精度要求合理确定步长的大小,同时还可以通过调节精度和步长来控制计算的速度。数值仿真结果显示该算法较经典的龙格一库塔法无论是在精度还是计算速度上均有较大的提高。结合参考文献的数据,对980nm泵浦Er3+/Yb3+共掺磷酸盐光波导激光器的放大自发辐射（ASE）进行了系统研究,研究了放大自发辐射的强度,方向性等。从Er3+/Yb3+共掺磷酸盐光波导的能级结构和离子跃迁过程出发,结合激光稳态速率方程与传输方程,对Er3+/Yb3+共掺磷酸盐光波导激光器的主要性能参数:阈值功率,斜率效率,输出功率作了理论分析,研究了一些影响激光器正常工作的因素。
王瑛瑜[9]（2008）在《用于光波导放大器的含稀土铒/镜聚合物合成与表征》文中研究说明稀土元素由于具有优良的光、电、磁等性质,其应用受到日益广泛的关注,稀土元素被称为21世纪的战略元素。三价稀土铒离子（Er3+）由于在光通讯工作波段的近红外区具有荧光特性,使其在信息传输和存储等光通讯领域显示出巨大的研究和应用价值。将稀土铒与高分子进行复合,制备具有近红外发光功能的聚合物材料,满足制作有机光波导放大器（EDWA）的要求,对于突破有机光波导聚合物材料吸收损耗较大的瓶颈有重要意义。本论文利用有机配体与稀土离子的配位作用制备了一系列稀土铒和铒/镱有机配合物,对其结构和光学等物理性质进行了表征,讨论了不同铒镱比例对配合物发光性质的影响。并且将-C=C双键引入配合物的结构中,使稀土有机配合物具有聚合活性,采用化学键合的方法,成功地将这些配合物复合进聚合物体系中。利用有机配体与聚合物的相容性及高分子链段的分散作用,实现了无机稀土铒在聚合物中的均匀分布,制备了成膜性质良好且光学透明的含稀土铒聚合物材料,并获得了其在近红外波段（1.54μm）的荧光发射。我们还采用光刻技术和反应离子刻蚀技术制作出了聚合物阵列波导光栅,对该种有机材料进行了器件化的初步研究。
何子安[10]（2008）在《玻璃基质光波导及其掺铒波导光放大器的离子交换法制备》文中研究指明为适应城域网、区域网、甚至能够最终实现光纤到户（FTTH）的住宅网的发展需要,低成本、小型化、功能模块化的各种集成光波导功能器件成为现代光通信领域的研究热点。离子交换技术是制备玻璃基质平面波导集成光学器件的一种重要技术,具有成本低、制作工艺简单、所制备的器件光学损耗低等优点,有着非常广泛的应用前景。本论文围绕玻璃基质光波导及其掺铒波导光放大器的离子交换法制备这一课题,在稀土掺杂玻璃体材料离子交换波导光放大器和无损波导光分束器、薄膜离子交换技术及低损耗硅基二氧化硅波导器件和有源离子交换硅基二氧化硅波导光放大器件的制备方面开展了一系列研究工作。取得的主要创新性成果如下：1.将离子交换技术和溶胶-凝胶技术相结合,实现了低损耗硅基二氧化硅光波导和光波导分束器件,条波导的传输损耗为0.5 dB/cm,与标准1550 nm单模光纤的耦合损耗为0.76 dB/端面。这项工作使离子交换技术应用在硅基光波导器件的制备上成为可能,突破了传统离子交换技术只能依靠玻璃体材料的局限性,大大增强了用离子交换技术制备更复杂功能的集成光波导器件的可能性,为离子交换技术在集成光学研究中的进一步应用和发展提供了基础。2.采用稀土掺杂可离子交换的硅基二氧化硅薄膜和离子交换技术制备了铒镱共掺的硅基波导光放大器件,在1558 nm波长处实现了净增益。对器件的增益特性进行了分析。这种全新的掺铒波导放大器制备方法一方面利用了溶胶一凝胶技术可以制备高浓度稀土离子掺杂的硅基二氧化硅薄膜的特点；另一方面也发挥了离子交换技术制备条波导器件低成本且方便可行的优势。从而为掺铒波导光放大器件的制备指出了一条新的可行的工艺路线。3.基于铒镱共掺磷酸盐玻璃体材料,利用热扩散二次离子交换方法制备了在1534 nm波长处具有6 dB净增益的波导光放大器件,并用此技术实现了1×2无损波导光分束器件。利用有限元法（FEM）对二维扩散过程以及相应的条波导的折射率分布进行了数值模拟。利用速率方程理论模拟了波导放大器的增益特性,与实验符合得较好。
二、Er~(3+)/Yb~(3+) Codoped Phosphate Glass for Ion-Exchanged Planar Waveguide Amplifiers（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Er~(3+)/Yb~(3+) Codoped Phosphate Glass for Ion-Exchanged Planar Waveguide Amplifiers（论文提纲范文）
（1）基于配体传能机制的有机光波导放大器的基础研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 稀土离子光波导放大器的产生及应用意义 |
| 1.2 稀土光波导放大器的分类 |
| 1.2.1 无机基质的光波导放大器 |
| 1.2.2 有机基质的光波导放大器 |
| 1.3 稀土配合物材料的研究 |
| 1.4 稀土光波导放大器的泵浦方式 |
| 1.4.1 直接激发 |
| 1.4.2 间接激发 |
| 1.5 本论文完成的主要工作 |
| 第2章 钕配合物掺杂的有机光波导放大器的研究 |
| 2.1 钕配合物掺杂的有机光波导放大器的理论基础 |
| 2.1.1 钕配合物掺杂的光波导放大器的工作原理 |
| 2.1.2 钕配合物掺杂的有机光波导放大器的理论模型 |
| 2.1.3 Judd-Ofelt理论 |
| 2.1.4 吸收和发射截面 |
| 2.2 掺杂钕配合物的有机材料测试 |
| 2.2.1 Nd(DBT)-PMMA与Nd(DPE)-PMMA薄膜的制备方法 |
| 2.2.2 吸收特性 |
| 2.2.3 荧光特性 |
| 2.2.4 薄膜折射率测试 |
| 2.2.5 成膜性表征 |
| 2.3 钕配合物掺杂的有机光波导放大器的理论模拟 |
| 2.3.1 J-O参数分析 |
| 2.3.2 模拟仿真增益特性 |
| 第3章 铒配合物掺杂的有机光波导放大器的研究 |
| 3.1 铒配合物掺杂的有机光波导放大器的理论基础 |
| 3.1.1 铒配合物掺杂的光波导放大器的工作原理 |
| 3.1.2 铒配合物掺杂的有机光波导放大器的理论模型 |
| 3.2 铒配合物掺杂的有机材料测试 |
| 3.2.1 Er(TTA)_3(TPPO)_2配合物的合成 |
| 3.2.2 Er(TTA)_3(TPPO)_2-PMMA薄膜的制备方法 |
| 3.2.3 吸收特性 |
| 3.2.4 荧光特性 |
| 3.2.5 薄膜折射率测试 |
| 3.2.6 成膜性表征 |
| 3.3 铒配合物掺杂的有机光波导放大器的理论模拟 |
| 3.3.1 J-O参数分析 |
| 3.3.2 模拟仿真增益特性 |
| 第4章 有源光波导器件的制备与测试 |
| 4.1 光波导放大器的制备 |
| 4.1.1 嵌入型光波导放大器 |
| 4.1.2 脊型光波导放大器 |
| 4.2 光波导放大器的近场光斑测试 |
| 4.2.1 近场光斑测试系统 |
| 4.2.2 测试结果 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
（2）波导制备用铒镱掺杂磷酸盐光学玻璃的熔制和性质表征（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 国内外研究现状 |
| 1.2 主要工作简介 |
| 第二章 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺磷酸盐玻璃的理论基础 |
| 2.1 稀土元素概述 |
| 2.1.1 稀土发光材料的研究热点 |
| 2.1.2 稀土离子的电子组态 |
| 2.1.3 稀土离子的能级 |
| 2.1.4 稀土元素的能量传递 |
| 2.1.5 稀土元素的发光规律 |
| 2.1.6 稀土离子的吸收、激发和发射光谱 |
| 2.2 磷酸盐玻璃概述 |
| 2.3 离子交换法 |
| 2.3.1 离子交换原理 |
| 2.3.2 K~+-Na~+交换的优点 |
| 2.3.3 K~+-Na~+交换的缺点 |
| 2.4 J-O理论与光谱参数的计算 |
| 2.5 Metrion 2010 棱镜耦合仪 |
| 2.5.1 工作原理 |
| 2.5.2 设备安装 |
| 2.5.3 操作步骤 |
| 2.6 原子力显微镜 |
| 2.6.1 原子力显微镜的原理 |
| 2.6.2 原子力显微镜的工作模式 |
| 2.6.3 原子力显微镜的优势与不足 |
| 第三章 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺NMAP玻璃的制备和测试 |
| 3.1 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺NMAP玻璃的制备 |
| 3.2 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺NMAP玻璃的密度与折射率测试 |
| 3.3 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺NMAP玻璃的差热测试与光谱测试 |
| 第四章 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺NMAP玻璃的测试结果和讨论 |
| 4.1 玻璃样品的热学性质分析 |
| 4.2 玻璃样品的有效扩散系数 |
| 4.3 玻璃样品的发射光谱 |
| 4.4 玻璃样品的吸收光谱和J-O计算 |
| 4.5 玻璃样品的吸收与发射截面 |
| 4.6 玻璃样品制备光波导 |
| 4.7 玻璃样品的信号增益 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 本文的研究特色和创新之处 |
| 致谢 |
| 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
（3）离子注入光学玻璃光波导的制备和特性研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状与发展趋势 |
| 1.3 本论文的主要研究内容和结构安排 |
| 第二章 平面光波导理论简介 |
| 2.1 平板波导的线光学理论 |
| 2.1.1 光线在平板波导中的传播 |
| 2.1.2 光线导模的传播条件 |
| 2.2 平板波导的波动光学理论 |
| 2.2.1 平板波导的模式 |
| 2.2.2 平板波导中的导波 |
| 第三章 离子注入光波导的实验方法 |
| 3.1 离子注入技术 |
| 3.2 光刻技术 |
| 3.3 光波导的激励方法 |
| 3.3.1 棱镜耦合 |
| 3.3.2 端面耦合 |
| 3.4 光波导损耗的测量 |
| 3.4.1 波导损耗 |
| 3.4.2 光波导损耗的机理 |
| 3.4.3 光波导损耗的测量方法 |
| 3.5 平面光波导折射率分布的拟合 |
| 3.5.1 折射率的反射计算法（RCM） |
| 3.5.2 折射率的强度计算法（ICM） |
| 第四章 轻离子注入硅酸盐玻璃光波导的制备及其特性研究 |
| 4.1 氢离子注入掺镱硅酸盐玻璃光波导研究 |
| 4.1.1 实验过程 |
| 4.1.2 结果与讨论 |
| 4.1.3 小结 |
| 4.2 氦离子注入掺镱硅酸盐玻璃平面及条形光波导的研究 |
| 4.2.1 实验过程 |
| 4.2.2 结果与讨论 |
| 4.2.3 小结 |
| 第五章 重离子注入硅酸盐玻璃光波导的制备及其特性研究 |
| 5.1 低剂量碳离子注入掺镱硅酸盐玻璃单模平面光波导的研究 |
| 5.1.1 实验过程 |
| 5.1.2 结果与讨论 |
| 5.1.3 小结 |
| 5.2 6.0 MeV 氧离子注入掺镱硅酸盐玻璃平面光波导的研究 |
| 5.2.1 实验过程 |
| 5.2.2 结果与讨论 |
| 5.2.3 小结 |
| 5.3 碳离子注入铒镱共掺硅酸盐玻璃平面光波导的研究 |
| 5.3.1 实验过程 |
| 5.3.2 结果与讨论 |
| 5.3.3 小结 |
| 5.4 氧离子注入铒镱共掺硅酸盐玻璃平面光波导的研究 |
| 5.4.1 实验过程 |
| 5.4.2 结果与讨论 |
| 5.4.3 小结 |
| 第六章 氦离子注入磷酸盐玻璃光波导的制备及其特性研究 |
| 6.1 氦离子注入掺钕磷酸盐玻璃光波导特性研究 |
| 6.1.1 实验过程 |
| 6.1.2 结果与讨论 |
| 6.1.3 小结 |
| 6.2 氦离子注入掺镱磷酸盐玻璃光波导特性研究 |
| 6.2.1 实验过程 |
| 6.2.2 结果与讨论 |
| 6.2.3 小结 |
| 第七章 重离子注入磷酸盐玻璃光波导的制备及其特性研究 |
| 7.1 碳离子注入掺钕磷酸盐玻璃光波导特性研究 |
| 7.1.1 实验过程 |
| 7.1.2 结果与讨论 |
| 7.1.3 小结 |
| 7.2 氧离子注入掺钕磷酸盐玻璃光波导的特性研究 |
| 7.2.1 实验过程 |
| 7.2.2 结果与讨论 |
| 7.2.3 小结 |
| 7.3 氧离子注入掺镱磷酸盐玻璃平面光波导及其退火特性的研究 |
| 7.3.1 实验过程 |
| 7.3.2 结果与讨论 |
| 7.3.3 小结 |
| 第八章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表和投递的论文 |
（4）铒钇共掺杂光通信锗酸盐玻璃光波导材料的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 第二章 文献综述 |
| 2.1 稀土概述 |
| 2.1.1 稀土元素的性质 |
| 2.1.2 稀土离子的电子组态 |
| 2.1.3 稀土离子的能级 |
| 2.1.4 稀土离子的跃迁与发光 |
| 2.2 稀土的发光基本规律 |
| 2.2.1 吸收光谱、激发光谱和发射光谱 |
| 2.2.2 能量传递 |
| 2.3 J-O理论与光谱参数的计算 |
| 2.4 稀土元素发光特点及其应用前景 |
| 2.5 稀土掺杂玻璃的应用 |
| 2.6 锗酸盐玻璃 |
| 2.7 玻璃离子交换技术 |
| 2.7.1 离子交换原理 |
| 2.7.2 K~+-Na~+离子交换特点 |
| 2.7.3 Ag~+-Na~+离子交换特点 |
| 第三章 锗酸盐玻璃中稀土离子的光谱特性 |
| 3.1 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺锗酸盐玻璃的制备 |
| 3.2 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺锗酸盐玻璃测试 |
| 3.3 吸收光谱和J-O理论计算 |
| 3.4 红外发射光谱 |
| 3.5 吸收和发射截面 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 离子交换锗酸盐玻璃平面光波导 |
| 4.1 平面光波导制备 |
| 4.2 有效折射率测量 |
| 4.3 折射率分布拟合 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 离子交换稀土掺杂锗酸盐玻璃条形光波导 |
| 5.1 条形光波导制备 |
| 5.2 条形光波导测试 |
| 5.3 光波导波表面结构和近场模式 |
| 5.4 数值孔径和截止波长 |
| 5.5 光波导信号增益能力 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 本文的研究特色和创新之处 |
| 致谢 |
| 附录 |
| 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
（5）稀土掺杂磷酸盐玻璃有源光纤的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 第一章 引言 |
| 1.1 光纤的导光原理和主要参量 |
| 1.2 稀土掺杂光纤放大器的工作原理 |
| 1.3 常见的稀土离子掺杂有源光纤 |
| 1.4 铒、镱共掺磷酸盐玻璃光纤国内外的发展状况 |
| 1.5 本论文的研究意义和主要研究内容 |
| 第二章 双包层Er~(3+)/Yb~(3+)共掺磷酸盐玻璃光纤的结构和理论模型 |
| 2.1 双包层Er~(3+)/Yb~(3+)共掺磷酸盐玻璃光纤的结构与特点 |
| 2.2 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺玻璃系统的能级结构和相关能级跃迁 |
| 2.3 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺磷酸盐玻璃光纤的理论模型 |
| 第三章 铒、镱共掺磷酸盐玻璃的制备和性能表征 |
| 3.1 磷酸盐玻璃的结构特性 |
| 3.2 磷酸盐玻璃成分的设计与熔炼工艺 |
| 3.3 磷酸盐基质玻璃的熔制 |
| 3.4 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺磷酸盐玻璃的熔制 |
| 3.5 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺磷酸盐玻璃的性能测试 |
| 3.6 Judd—Ofelt理论简介 |
| 3.7 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺磷酸盐玻璃的光谱测试分析 |
| 3.8 纤芯玻璃的确定 |
| 第四章 双包层Er~(3+)/Yb~(3+)共掺磷酸盐玻璃光纤的设计与制作 |
| 4.1 双包层Er~(3+)/Yb~(3+)共掺磷酸盐玻璃光纤的尺寸设计 |
| 4.2 稀土掺杂多组分玻璃光纤预制棒的制作方法 |
| 4.3 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺磷酸盐玻璃光纤的拉丝 |
| 4.4 铒、镱共掺磷酸盐玻璃光纤的性能评价 |
| 4.5 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺磷酸盐玻璃光纤的模拟测试分析 |
| 第五章 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（6）铒镱共掺聚合物平面光波导放大器的研究（论文提纲范文）
| 内容提要 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光放大器发展背景、分类与应用意义 |
| 1.1.1 光放大器的产生 |
| 1.1.2 光放大器的分类 |
| 1.2 掺铒光波导放大器的分类 |
| 1.2.1 掺铒无机光波导放大器 |
| 1.2.2 掺铒有机聚合物光波导放大器 |
| 1.2.3 掺铒聚合物光波导放大器的优点 |
| 1.3 掺铒光波导放大器的研究进展 |
| 1.3.1 无机光波导放大器的研究进展 |
| 1.3.2 有机聚合物光波导放大器的研究进展 |
| 1.4 本论文的主要工作 |
| 第二章 掺铒光波导放大器的理论分析与数值模拟 |
| 2.1 掺铒光波导放大器的工作原理 |
| 2.1.1 铒的电子结构、能级结构及跃迁特性 |
| 2.1.2 掺铒光波导放大器的信号放大原理 |
| 2.1.3 掺铒光波导放大器的基本结构 |
| 2.1.4 铒镱共掺光波导放大器的原理 |
| 2.2 光波导设计的基本理论 |
| 2.2.1 三层平板波导的本征方程 |
| 2.2.2 有效折射率法设计单模矩形波导 |
| 2.3 Judd-Ofelt 理论的介绍 |
| 2.3.1 Judd-Ofelt 理论 |
| 2.3.2 Judd-Ofelt 参数的计算 |
| 2.3.3 材料发光性能一些重要参数的计算 |
| 2.4 Er-Yb 共掺光波导放大器的数值模型 |
| 2.4.1 粒子数速率方程 |
| 2.4.2 前向泵浦条件下光功率传输方程 |
| 2.4.3 重叠积分方法简化方程 |
| 第三章 铒配合物掺杂的有机聚合物材料的制备 |
| 3.1 铒配合物的合成与表征 |
| 3.1.1 ErCl_3·6H_2O 固体的制备 |
| 3.1.2 有机配合物的合成 |
| 3.1.3 配合物的表征 |
| 3.2 铒配合物掺杂P(MMA-GMA)聚合物的制备 |
| 3.2.1 基质材料P(MMA-GMA)的合成 |
| 3.2.2 铒配合物掺杂的P(MMA-GMA)的合成 |
| 3.2.3 铒掺杂浓度的计算 |
| 3.3 铒配合物及其掺杂P(MMA-GMA)聚合物的光谱特性 |
| 3.3.1 紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)吸收光谱 |
| 3.3.2 Judd-Ofelt 参数分析 |
| 3.3.3 荧光光谱 |
| 3.3.4 X 射线光电子能谱分析 |
| 第四章 铒镱共掺聚合物光波导放大器的制备 |
| 4.1 聚合物薄膜折射率和厚度的测量 |
| 4.2 光波导设计与增益特性模拟 |
| 4.2.1 单模矩形波导的设计 |
| 4.2.2 重叠积分因子的计算 |
| 4.2.3 铒镱共掺聚合物光波导放大器增益特性的数值模拟 |
| 4.3 聚合物光波导放大器的制备 |
| 4.3.1 矩形波导的制备工艺 |
| 4.3.2 矩形波导的结构和形貌 |
| 4.3.3 倒脊形波导的制备 |
| 4.3.4 倒脊形波导的结构和形貌 |
| 4.4 光波导近场光斑的测试 |
| 4.5 增益测试结果及讨论 |
| 4.5.1 增益测试系统 |
| 4.5.2 增益测试结果及讨论 |
| 第五章 总结 |
| 5.1 主要内容及结论 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
（7）铒镱共掺磷酸盐发光玻璃的制备及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题的背景 |
| 1.1.1 光纤通讯与光放大器概述 |
| 1.1.2 掺铒光纤放大器与波导放大器的发展 |
| 1.1.3 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺磷酸盐激光玻璃的发展 |
| 1.2 发光玻璃 |
| 1.2.1 发光玻璃研究背景 |
| 1.2.2 发光玻璃制备方法 |
| 1.2.3 激光玻璃的基本要求 |
| 1.3 课题的意义和本论文的主要工作 |
| 第二章 Er~(3+)-Yb~(3+)共掺体系的发光机理和光谱理论 |
| 2.1 稀土元素 |
| 2.1.1 稀土元素基本性质 |
| 2.1.2 稀土离子的结构 |
| 2.1.3 铒的性质及应用 |
| 2.1.4 镱的性质及应用 |
| 2.2 稀土离子间相互作用 |
| 2.2.1 能量传递 |
| 2.2.2 交叉驰豫 |
| 2.2.3 多声子驰豫 |
| 2.2.4 合作上转换 |
| 2.2.5 浓度淬灭 |
| 2.3 Er~(3+)-Yb~(3+)体系发光机理 |
| 2.3.1 光与物质的相互作用 |
| 2.3.2 稀土离子的发光机理 |
| 2.3.3 Er~(3+)-Yb~(3+)能级结构及发光机理 |
| 第三章 实验内容与方法 |
| 3.1 玻璃的原料与配料 |
| 3.1.1 玻璃原料的选择 |
| 3.1.2 玻璃原料的配比 |
| 3.2 实验仪器设备 |
| 3.3 玻璃样品的制备 |
| 3.4 性能测试 |
| 3.4.1 物理性能及结构性质测试 |
| 3.4.2 光谱性能测试 |
| 第四章 结果与讨论 |
| 4.1 物理、化学和结构性能测试结果与讨论 |
| 4.1.1 密度与厚度测试结果与讨论 |
| 4.1.2 Er~(3+)，Yb~(3+)离子掺杂浓度的计算结果与讨论 |
| 4.1.3 Er~(3+)-Yb~(3+)共掺PBAZN 玻璃折射率的测试结果 |
| 4.1.4 抗潮解性能的分析与讨论 |
| 4.1.5 玻璃拉丝性能的测试与讨论 |
| 4.1.6 玻璃热稳定性的测试与讨论 |
| 4.1.7 化学稳定性的测试及结果讨论 |
| 4.1.8 XRD 测试结果讨论 |
| 4.2 Judd-Ofelt 及McCumber 理论稀土光谱参数计算中的应用 |
| 4.2.1 Judd-Ofelt 理论简介 |
| 4.2.2 跃迁振子强度 |
| 4.2.3 自发辐射的弛豫率 |
| 4.2.4 发光寿命 |
| 4.2.5 McCumber 理论 |
| 4.3 发光玻璃的光谱性质测试、计算结果与讨论 |
| 4.3.1 吸收光谱和J-O 理论计算 |
| 4.3.2 1.5μm 处荧光光谱和上转换光谱 |
| 4.3.3 吸收截面和发射截面 |
| 4.3.4 荧光俘获效应的讨论 |
| 4.4 铋掺杂PBAZN 磷酸盐玻璃改性的结果与讨论 |
| 4.4.1 物理性质的变化 |
| 4.4.2 J-O 强度参数的变化 |
| 4.4.3 荧光光谱的变化 |
| 4.5 不同制备工艺对磷酸盐去除OH?的结果与讨论 |
| 第五章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
| 硕士期间已发表论文 |
（8）铒镱共掺磷酸盐光波导激光器的特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂光波导的发展概况 |
| 1.3 本论文的主要工作 |
| 第二章 光波导理论 |
| 2.1 光波导概述 |
| 2.2 光波导的制作 |
| 2.3 光波导基本工作原理 |
| 第三章 激光器的基本原理 |
| 3.1 光受激辐射的基本概念 |
| 3.2 激光形成的条件 |
| 3.3 光学协振腔和阈值条件 |
| 3.4 激光器的输出功率 |
| 第四章 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺磷酸盐激光器的理论基础 |
| 4.1 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂 |
| 4.2 影响Er~(3+)/Yb~(3+)共掺磷酸盐光波导激光器性能的主要因素 |
| 4.3 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺磷酸盐玻璃波导激光器的设计 |
| 第五章 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺磷酸盐激光器的稳态特性 |
| 5.1 建立速率方程 |
| 5.2 重叠积分法 |
| 5.3 数值计算 |
| 5.4 变步长的龙格—库塔法 |
| 5.5 数值计算结果及分析 |
| 第六章 放大自发辐射研究以及抽运阈值和斜率效率 |
| 6.1 放大自发辐射的影响 |
| 6.2 放大自发辐射的理论研究 |
| 6.3 泵浦阈值与斜率效率 |
| 第七章 结论与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 在学期间的研究成果 |
（9）用于光波导放大器的含稀土铒/镜聚合物合成与表征（论文提纲范文）
| 提要 |
| 第一章 前言 |
| 1.1 集成光学的发展概况 |
| 1.2 光放大器的分类及发展 |
| 1.2.1 半导体光放大器 |
| 1.2.2 非线性光纤放大器 |
| 1.2.3 掺稀土光放大器 |
| 1.3 Er~(3+)、Yb~(3+)离子的电子结构、能级结构及跃迁 |
| 1.3.1 铒的性质及应用 |
| 1.3.2 镱的性质及应用 |
| 1.4 光波导放大器的基本结构 |
| 1.5 受激辐射光放大的基本原理 |
| 1.6 光波导放大器的基质材料 |
| 1.7 影响掺铒放大器性能的主要因素 |
| 1.8 本论文的设计思路和工作 |
| 第二章 有聚合活性稀土铒及铒/镱配合物 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验原料 |
| 2.2.2 配合物的制备 |
| 2.2.3 测试表征仪器 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 配合物的结构表征 |
| 2.3.2 配合物的溶解性 |
| 2.3.3 铒镱配合物的光谱性质 |
| 2.3.4 配合物的热性能分析 |
| 第三章 含铒/镱聚合物的合成及其在光波导器件中的探索研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验原料 |
| 3.2.2 聚合物的合成 |
| 3.2.3 产物的提纯过程 |
| 3.2.4 聚合物溶液的配制过程 |
| 3.2.5 测试仪器 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 聚合物的结构表征 |
| 3.3.2 聚合物的热性能分析 |
| 3.3.3 聚合物的光谱性质 |
| 3.3.4 聚合物的光学性质 |
| 3.3.5 聚合物的膜层性质 |
| 3.3.6 含稀土铒聚合物光波导器件的制作 |
| 3.3.7 波导性能的测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
（10）玻璃基质光波导及其掺铒波导光放大器的离子交换法制备（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光纤通信与集成光学 |
| 1.2 玻璃基质光波导器件 |
| 1.3 离子交换技术制备光波导的研究综述 |
| 1.3.1 离子交换技术研究的历史回顾 |
| 1.3.2 离子交换技术的典型成果和最新动态 |
| 1.4 本论文的主要工作和各章节安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 离子交换技术的原理和基础 |
| 2.1 离子交换的基本原理 |
| 2.2 离子交换波导器件的制备工艺 |
| 2.2.1 一维平面波导的离子交换 |
| 2.2.2 二维条波导的离子交换 |
| 2.3 离子交换过程的理论基础 |
| 2.3.1 扩散方程的一般形式 |
| 2.3.2 一维扩散方程的求解 |
| 2.3.3 二维扩散方程的求解 |
| 2.4 一维渐变折射率波导的模式分析 |
| 2.4.1 WKB近似和分析转移矩阵(ATM)方法 |
| 2.4.2 m线测量法和反WKB近似 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 稀土掺杂有源光波导的增益特性及数值模拟 |
| 3.1 稀土掺杂玻璃的发光机理 |
| 3.1.1 增益放大的基本原理 |
| 3.1.2 稀土离子的跃迁机制 |
| 3.2 材料的非辐射跃迁对增益的影响 |
| 3.3 增益介质的速率—传输方程理论 |
| 3.3.1 铒镱共掺体系的速率方程 |
| 3.3.2 能量传输方程 |
| 3.3.3 泵浦光平和信号光光强分布重叠因子对增益的影响 |
| 3.4 数值模拟结果与讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 玻璃基铒镱共掺波导放大器和无损分束器的研制 |
| 4.1 研究背景及意义介绍 |
| 4.1.1 选题的意义 |
| 4.1.2 离子交换EDWA研究的历史回顾 |
| 4.2 平面波导的制备和一维渐变折射率分布的表征 |
| 4.3 半导体光刻工艺和二维条波导的制备 |
| 4.3.1 半导体光刻工艺 |
| 4.3.2 二次离子交换和端面抛光 |
| 4.4 二维折射率分布及模场分布的理论分析 |
| 4.4.1 二维扩散方程的有限元法求解 |
| 4.4.2 二维条波导模场的数值模拟 |
| 4.5 器件的增益性质测量 |
| 4.5.1 EYDWA器件 |
| 4.5.2 Y型无损分束器件 |
| 4.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 离子交换技术制备低损耗硅基二氧化硅光波导 |
| 5.1 研究背景及意义介绍 |
| 5.1.1 硅基二氧化硅技术与离子交换技术相结合的意义 |
| 5.1.2 溶胶-凝胶玻璃光波导研究简介 |
| 5.2 可交换硅基二氧化硅薄膜的制备 |
| 5.2.1 溶胶的配制 |
| 5.2.2 多层膜制备技术 |
| 5.3 离子交换平面波导的性质研究 |
| 5.3.1 离子交换薄膜的折射率分布 |
| 5.3.2 平面波导的传输损耗研究 |
| 5.4 二维条波导的制备和光学性质测量 |
| 5.4.1 二维波导折射率分布的研究 |
| 5.4.2 二维波导损耗特性的研究 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 离子交换硅基二氧化硅波导光放大器的研制 |
| 6.1 研究背景及意义 |
| 6.2 饵镱共掺硅基二氧化硅薄膜的制备和荧光性质 |
| 6.3 波导光放大器的研制和性能测量 |
| 6.3.1 波导损耗性质的测量 |
| 6.3.2 波导模场性质的测量 |
| 6.3.3 波导增益特性的测量 |
| 6.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 对本论文工作的总结 |
| 7.2 下一步的工作 |
| 后记 |
| 攻读博士期间发表的论文 |
| 致谢 |
四、Er~(3+)/Yb~(3+) Codoped Phosphate Glass for Ion-Exchanged Planar Waveguide Amplifiers（论文参考文献）
- [1]基于配体传能机制的有机光波导放大器的基础研究[D]. 詹鸿. 厦门大学, 2019(07)
- [2]波导制备用铒镱掺杂磷酸盐光学玻璃的熔制和性质表征[D]. 申权. 大连工业大学, 2016(06)
- [3]离子注入光学玻璃光波导的制备和特性研究[D]. 刘春晓. 中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所), 2012(05)
- [4]铒钇共掺杂光通信锗酸盐玻璃光波导材料的研究[D]. 陈宝杰. 大连工业大学, 2010(04)
- [5]稀土掺杂磷酸盐玻璃有源光纤的研究[D]. 林峰. 长春理工大学, 2010(08)
- [6]铒镱共掺聚合物平面光波导放大器的研究[D]. 李彤. 吉林大学, 2009(09)
- [7]铒镱共掺磷酸盐发光玻璃的制备及性能研究[D]. 胡校苹. 中国海洋大学, 2009(11)
- [8]铒镱共掺磷酸盐光波导激光器的特性研究[D]. 冷洁. 电子科技大学, 2009(11)
- [9]用于光波导放大器的含稀土铒/镜聚合物合成与表征[D]. 王瑛瑜. 吉林大学, 2008(10)
- [10]玻璃基质光波导及其掺铒波导光放大器的离子交换法制备[D]. 何子安. 复旦大学, 2008(01)