一、Wideband Erbium-Ytterbium Co-Doped Phosphate Glass Waveguide Amplifier（论文文献综述）
楚玉石[1]（2020）在《新型近红外宽带发光玻璃和光纤的制备及其特性研究》文中提出随着全球信息化进程的不断推进,信息量需求的不断增加,提升光纤通信系统中的数据传输容量,拓宽现有以三价铒离子为基础的光纤放大器的传输带宽,或者寻求新型的覆盖石英光纤通信窗口的发光材料成为光纤通信进一步发展和完善的关键。特别是随着5G和物联网的到来,除了对光纤宽带放大器和激光器提出了更高的要求之外,对近红外发光的特种掺杂光纤的制造技术同样提出了更高的要求。本文针对目前存在的一些技术问题和难点,从近红外宽带发光特种掺杂光纤的材料组成和制备方法两方面做了相关的研究。但是对光纤的材料组成研究通常会耗费巨大的人力与物力,并且常常难以精确的控制。因此本文以近红外发光玻璃为中心研究了材料组成对铒离子掺杂和铋离子掺杂玻璃的光谱影响。另一方面,对光纤的制备手段进行了研究,并且制备了近红外发光的特种掺杂光纤,具体研究方面如下。铋酸盐玻璃具有丰富的玻璃结构,因此,相比于传统的石英玻璃,铒掺杂铋酸盐玻璃可以得到更宽的近红外发射。但是,铋酸盐玻璃容易受到制备条件的影响。对此,论文首先系统的讨论了铋酸盐玻璃熔制温度和玻璃组成对铒离子光谱性能的影响。结果表明较低的熔制温度有利于铒离子的发射,较高的熔制温度会引起玻璃中铋金属纳米颗粒的团簇,导致玻璃质量的下降。CeO2的引入可以通过氧化-还原反应改善高温熔制下的玻璃性能,同时通过能量传递,可以有效抑制铒离子的激发态吸收和上转化发射,提升了近红外的发光强度。其次,论文讨论了如何进一步丰富玻璃结构,以获得更宽的近红外发射。传统的硅磷酸盐玻璃同时具有硅酸盐玻璃和磷酸盐玻璃两种结构,是理想的宽带发光材料。但是,在利用传统的熔融淬冷法制备的硅磷酸盐玻璃,需要严格控制Si/P的比例,否则会导致玻璃的严重析晶,这就极大限制了玻璃结构的多样性。针对这一问题,论文提出了一种新方法可以制造出任意比例的硅磷酸盐玻璃。这种新方法被称为熔体共熔法。这种方法不会受到玻璃组分的限制,意味着在同一块玻璃中可以同时存在多种玻璃结构。作为证明,选择铒离子和铋离子作为掺杂剂。结果表明铒离子可以同时存在于多种玻璃结构中,产生了增宽的近红外发光。而铋离子由于d-d轨道的跃迁,更容易受到玻璃结构的影响,因而产生了超宽带近红外发光,覆盖了整个石英光纤的通讯窗口,有希望成为下一代光纤通信系统的基础元件。以上的研究主要针对玻璃基质组成的调整,以期获得宽带近红外发光,为了进一步的改变近红外的发光状态,如获得具有偏振效应的近红外发射等,则需要通过对光纤结构的设计来实现。例如采用周期性的光子晶体光纤的结构,通过在纤芯周围设计一系列气孔结构改变有效折射率,从而获得有许多独特的属性。基于此,课题制备和研究了铋铒共掺杂高双折射光子晶体光纤。其中,铋离子和铒离子的共掺杂在830 nm的激发下可以产生覆盖整个O-,E-,S-,C-和L-光纤通信波段的近红外宽带发射。结合高双折射光子晶体光纤的结构,可以得到单一的近红外偏振发射,有助于今后高功率激光器的研发。最后,论文将3D打印技术引入到了光纤预制棒的制造中,相比于前文使用气相沉积和管棒堆积法等传统技术制备的铋铒共掺杂高双折射光子晶体光纤,3D打印技术可以轻易实现特种光纤的制备,例如光子晶体光纤和多芯光纤等。本文利用3D打印以及光纤拉制的工艺,制备了基本的单模、多模光纤和铋铒共掺杂单模,铋铒共掺杂多芯光纤,并且在830 nm的激发下可以产生覆盖整个光纤通信窗口的近红外宽带发射。主要过程涉及到紫外敏感的单体准备,利用3D打印机进行预制棒的打印,光纤纤芯的准备,利用高温除去有机单体和光纤拉制。结果表明这种方法有希望打破传统光纤制造业的桎梏,为新型光纤的设计和制造奠定了基础。
詹鸿[2]（2019）在《基于配体传能机制的有机光波导放大器的基础研究》文中提出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。
李景明[3]（2019）在《新型磷酸盐微结构光纤探索》文中研究说明信息化的飞速发展以及新型光学器件的出现,对光纤以及光纤器件性能提出了更高要求。比如,高功率激光系统要求光纤结构利于提升泵浦效率、降低光纤辐照损伤;相干光通信要求光纤具有保偏性能;而调制器、光开关和变频器等光学器件又要求光纤具有较高的非线性光学效应。传统的单包层光纤已不能满足这些需求。为满足这些需求,本课题研制了三种新型微结构磷酸盐玻璃光纤。取得结果如下:（1）首先探索了铒镱共掺磷酸盐双包层光纤的制备过程。研究了铒镱共掺磷酸盐玻璃的发光性能,确定了Er2O3和Yb2O3的最佳掺杂量分别为1 mol%和2 mol%。然后通过纤芯大块玻璃的熔制以及冷加工,最后在拉丝塔上拉制出直径1.4-1.6 mm的纤芯棒,其Er3+离子掺杂浓度达到1.184×1020 cm-3,Yb3+离子掺杂浓度达到2.368×1020 cm-3。（2）研究了不同含量的BaO以及氟化物对磷酸盐玻璃物理化学和热学性能的影响。结果表明,随着玻璃中BaO含量的增加,玻璃的密度、强度、折射率、Tg、Tf等性能逐渐增大,玻璃热膨胀系数降低,玻璃机械性能和热性能得到改善,玻璃的网络结构加强。而在磷酸盐玻璃中添加氟化物（KF、CaF2、BaF2）,由于F-离子对玻璃网络结构的弱化作用,玻璃结构变得松散,玻璃机械性能及化学稳定性都变差,不适用于光纤的制备。最后优化了磷酸盐玻璃的物理化学性能和热性能,并确定了光纤内外包层的配方,分别为56.7P2O5-10.5K2O-4Al2O3-4.2La2O3-22.6BaO和64.5P2O5-13K2O-12CaO-2.5Al2O3-8B2O3。（3）优化了大块磷酸盐玻璃熔制工艺,包括熔融、通气、除水等,制备了无气泡、无条纹、均匀度较好和羟基含量低(1.16×1019 cm-3)的激光大块玻璃。采用管棒法制备了双包层光纤预制棒,并在拉丝塔上拉制了铒镱共掺磷酸盐双包层光纤,其纤芯直径是78-81μm,NA为0.053,内包层277-282μm,NA为0.356,外包层1483-1518μm。测试得到双包层光纤在1310 nm处的损耗为7.15 dB/m,对976 nm泵浦光的吸收系数可达253.9 dB/m。测试磷酸盐双包层光纤激光性能,可以看到光纤在1.5μm处具有Er3+离子的放大自发辐射,其强度随着使用双包层光纤的长度先增强后减弱,长度为7.5 cm时强度最强。（4）探索了铒镱共掺保偏光纤制备过程。设计了保偏光纤预制棒的尺寸和结构,并通过管棒法加工了保偏光纤预制棒,在拉丝塔上拉制了铒镱共掺磷酸盐保偏光纤。（5）探索了非线性光纤的制备。采用溶胶-凝胶法和静电喷雾法相结合的方法制备了Ba2TiSi2O8纳米颗粒。Ba2TiSi2O8颗粒整体呈圆球形,分散性好,具有高结晶度和空心的结构。通过1064 nm的皮秒激光器的激发,测得Ba2TiSi2O8颗粒具有倍频效应。后续,Ba2TiSi2O8颗粒将被掺杂在磷酸盐玻璃中制备非线性光纤。
张美玲[4]（2018）在《稀土掺杂聚合物-SOI光波导放大器的研究》文中研究表明近年来,硅基光子学的研究得到了飞速发展,多用途的无源和有源硅基纳米光子器件在多个领域展现出巨大应用前景,受到国际学术界和产业界的极大关注。其独特优势在于,可利用现有的微电子互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺来实现大规模、低成本、低功耗的光电集成。基于与CMOS兼容的工艺,可以制作出高折射率差、低损耗的紧凑型硅波导和氮化硅波导。同时,基于绝缘体上硅（SOI）波导和氮化硅（Si3N4）波导体系,已研制出硅基调制器、滤波器、波分复用器以及探测器等各种功能器件。但挑战仍然存在,大规模的片上集成器件存在一定的损耗,限制器件性能同时增加了传输信号的误码率,因此片上光波导放大器的需求日益迫切。然而硅是间接带隙半导体,硅本身不能单独完成高效集成光学互连的使命,因此,与其他有源材料集成是非常必要的。铒掺杂的聚合物材料具备制备工艺简单,种类多样、折射率差易于调整,易于实现高密度大规模集成等优势,是与绝缘体上硅（SOI）波导和氮化硅（Si3N4）波导集成制备光波导放大器的良好选择。目前报道的聚合物材料的光波导放大器的增益结果都不甚理想,这主要是由于:无机稀土离子与有机聚合物的物理掺杂方式限制了稀土离子的掺杂浓度,波导内光场密度低,因此新型的掺杂方式和波导结构亟待被开发。针对这一问题,本论文对高增益、低阈值泵浦功率、结构紧凑的SOI-铒掺杂聚合物混合集成光波导放大器进行了系统研究。主要开展的工作及创新点如下:1、粒径均一、小尺寸的纳米颗粒可以均匀分散于聚合物中,从而降低了光的散射损耗,但是小尺寸纳米粒子的比表面积比较大,大量的表面缺陷和表面活性剂分子很容易导致荧光中心无辐射跃迁而使荧光猝灭。针对这一问题,本文采用在纳米粒子表面包覆活性壳层(壳层中含有敏化剂Yb3+)的方法提高铒镱共掺纳米粒子在1.53μm发光强度。探索异质壳核诱导方法,合成了核-壳结构的α-NaYF4/β-NaLuF4:Yb3+,Er3+纳米粒子,通过透射电子显微镜观察,纳米粒子形貌良好,分散均匀,包覆壳层前后,纳米粒子的粒径分别为13 nm和21nm。这是本文在材料方面的一个创新点。2、在对纳米粒子进行光学改性研究的基础上,为了进一步提高增益,本文采用在纳米粒子表面修饰不饱和基团与有机聚合物前驱体共聚的方法制备一种新型高掺杂稀土纳米粒子的有机聚合物:NaYF4/NaLu F4:Yb,Er NCs-PMMA键合型复合材料。与传统物理掺杂相比,Er3+的掺杂浓度提高了一个数量级,同时,也改善了材料的稳定性。分别对α-NaYF4/β-Na Lu F4:Er3+,Yb3+NCs-PMMA材和α-NaLu F4NCs-PMMA两种材料的红外发射光谱分别进行了测试,纳米粒子包覆壳层后的荧光发射强度较α-NaLuF4提升了近6倍,荧光光谱的半高宽也得到了展宽,为62 nm。将这种新型聚合物材料作为增益介质用于高增益聚合物光波导放大器的制备是本文在材料方面的重要创新点。3、采用NaYF4/NaLu F4:Yb,Er NCs-PMMA键合型复合材料作为波导的芯层制备倒脊型光波导放大器。基于有限差分法对波导放大器的单模条件及光功率占比进行计算。建立了980 nm泵浦的铒镱共掺七能级系统模型,通过分析将其简化,获得原子速率方程和光功率传输方程。通过对有源芯层材料吸收光谱及发射光谱的测试,结合Judd-Ofelt理论,对增益特性模拟所需参数进行了计算。结合Matlab软件编程,对波导放大器的增益特性进行了精确分析。优化了波导的长度、信号光及泵浦光的输入功率等关键参数。我们采用传统的半导体工艺制备了器件并对其增益性能进行了测试。在1.3 cm长的器件上,当信号光功率为0.1 mW,泵浦光功率为400mW时,获得了29.2 dB的相对增益,此时器件的传输损耗为5.3±0.3 dB/cm,光纤与波导端面耦合损耗为3.6 dB。经计算,该器件的净增益为15.1 dB,为目前报道的在聚合物波导放大器上获得的最大增益值。4、提出将增益聚合物填充到狭缝波导中制备新结构的光波导放大器。狭缝波导可以将电场集中限制在纳米尺度的低折射率狭缝中,狭缝区域内的光场密度很高,比常规微米尺度矩形介质波导的光场密度高近20倍,这将提高信号光、泵浦光与增益介质的相互作用。该结构对于提高放大器的增益性能和降低泵浦光的阈值功率具有重要价值,是本文在器件结构设计方面的一个创新点。基于电磁场本征方程及其有限差分形式,通过全矢量有限差分方法对SOI狭缝波导的模式进行了分析。合成了NaYF4:10%Er3+NCs-PMMA材料,将其填充至SOI狭缝波导中作为增益材料,结合波导的重叠积分因子及有效截面积对波导的尺寸进行了优化,硅波导高度为250 nm,宽度为222 nm,狭缝宽度为100 nm。建立了1480 nm泵浦的Er3+四能级跃迁模型,对基于SOI狭缝结构的光波导放大器增益性能进行了分析;对芯层材料的折射率、荧光光谱和吸收光谱进行了表征,结合J-O理论对模拟所需的参数进行了计算;结合增益特性对波导关键参数进行了优化,当信号光功率为0.001 mW,泵浦功率为20 mW时,在1.5 cm长的波导上可获得5.78 dB的净增益。为了降低传输损耗,引入低损耗的Si3N4狭缝波导,通过相同的理论分析方法对Si3N4狭缝波导进行尺寸优化,优化的Si3N4高度为400 nm,宽度为400 nm,狭缝宽度为200 nm。理论计算表明,当波导传输损耗为3dB/cm时,在6cm长度器件可获得8.2d B净增益。上述研究为波导放大器提供了新的思路及方向。
陈子萍,舒浩文,王兴军[5]（2017）在《硅基集成光波导放大器的最新研究进展》文中研究表明在信息化进程中,随着摩尔定律越来越接近极限,将微电子和光电子结合起来,开发硅基大规模光电子集成技术已经成为技术发展的必然和业界的普遍共识.在硅基光电子集成器件中,硅基光源是重中之重.虽然硅是间接带隙半导体材料,发光效率很低,但人们一直没有放弃制备硅基光源.硅基光源包括硅基光波导放大器、发光二极管、激光器等,其中硅基光波导放大器又是激光器的基础,是硅基光电子集成回路中不可或缺的器件,如果光波导放大器有足够高的净增益,在光波导放大器的两端设计合适的谐振腔就可以获得光泵的激光.本文着眼于硅基光波导放大器,介绍了目前硅基光波导放大器最主要的两个研究方向,即硅基混合集成Ⅲ- Ⅴ族半导体光波导放大器和硅基掺稀土离子光波导放大器.并分别讨论了这两个研究方向的原理、制备方法、发展过程等,列举了相关的典型研究成果,最后简单介绍了其他光放大技术,并做了相应的分析、总结和展望.
李乐良,张雪琼,张琦[6]（2017）在《离子交换法制备铒镱磷酸盐波导光放大器》文中进行了进一步梳理采用离子交换法制备铒镱共掺磷酸盐波导光放大器,实验研究交换熔盐中的Ag离子浓度和交换时间对波导折射率和深度的影响.首先通过微电子的一些基本工艺制备8μm,10μm以及12μm宽度的Al条形掩模,并根据不同的AgNO3浓度以及不同的交换时间得到不同的波导深度样品.然后在光学位移平台上对制备的条形波导进行测试,其中10μm宽,6μm深的条形波导的信号光输出功率为9μW,信号光净增益达3.0 d B/cm.
尹姣[7]（2016）在《基于核壳结构铒镱共掺纳米晶的聚合物光波导放大器研究》文中进行了进一步梳理近年来,掺铒光波导放大器（EDWA）因其结构小型化、易于集成等优势成为光放大器领域里一个新的研究热点。基于有机聚合物材料的EDWA具有适用于硅基集成、工艺简单等特点,在短距离光通信系统中有着重要的应用前景。论文通过理论模拟对基于Na YF4:Er3+,Yb3+纳米晶的掺杂型聚合物光波导放大器在1.55μm处的增益特性进行了研究。通过分析纳米晶的吸收光谱和荧光光谱,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。对基于Na YF4:Er3+,Yb3+纳米晶的掺杂型聚合物光波导放大器进行了制备及测试,当980nm波长的泵浦光功率为170m W且1550nm波长的信号光功率为0.1m W时,器件获得了3.4d B/cm的相对增益。为了克服传统的物理掺杂方式中纳米晶在聚合物基质中容易发生团聚、掺杂浓度低、器件稳定性较差等缺点,论文中利用Na Lu F4:Er3+,Yb3+纳米晶和具有核壳结构的Na YF4/Na Lu F4:Er3+,Yb3+（核/壳）纳米晶分别合成了键合型的Na Lu F4:Er3+,Yb3+NCs-PMMA纳米复合材料和Na YF4/Na Lu F4:Er3+,Yb3+NCs-PMMA纳米复合材料,并对纳米晶的晶体结构及近红外发射特性进行了表征。将上述两种材料分别作为波导芯层材料,采用填充凹槽的方式制备了倒脊型结构的聚合物光波导放大器。当1530nm波长的信号光功率为0.1m W,980nm波长的泵浦光功率为160m W时,基于Na Lu F4:Er3+,Yb3+NCs-PMMA和Na YF4/Na Lu F4:Er3+,Yb3+NCs-PMMA的波导放大器分别获得了5.8d B/cm以及7.9d B/cm的相对增益。
丛隆元[8]（2014）在《基于铒镱共掺可溶性配合物的全聚合物光波导放大器的研究》文中研究表明在科学技术日新月异发展的今天，人们越来越多的享受着信息化时代的便利，其中通信技术的飞速发展功不可没。而光纤通讯无疑是通信领域的新兴力量，尤其是进入新世纪以来，人们对光放大器的研究日渐深入，光放大器能有效实现对光纤通信系统中光信号损耗的补偿，可直接放大光信号，省去了光电转换的过程，保证了通信质量。聚合物光波导放大器是近年来研究的热点，它相比较传统的无机光波导放大器具有制备工艺简单，价格低廉，易于小型化、集成化等优点。本论文基于聚合物光波导放大器上述优点，对全聚合物光波导放大器的材料合成、工艺制备及性能测试进行了系统的研究。本论文合成了一种新型铒镱可溶性配合物材料，可用于制备光波导放大器的有源芯层。该材料在有机溶剂环戊酮中有具良好的溶解性，铒离子在材料中的掺杂浓度可达10.8wt%，有效解决了稀土掺杂有源层中稀土离子掺杂浓度较低的问题，并可以直接旋涂成膜。对该材料进行了元素分析、光致发光谱测试、折射率分析等表征。对聚合物光波导放大器的制备工艺以及性能测试进行了详细的研究，我们设计并制备了以PMMA基片为衬底的全聚合物光波导放大器。该放大器在PMMA基片上通过光刻显影等工艺手段制备出凹槽结构，并通过旋涂的方法将合成的可溶性配合物填充至凹槽中作为有源芯层，然后在芯层表面旋涂PMMA聚合物作为包层，完成倒脊型结构的全聚合物光波导放大器的制作。对器件进行性能测试，当980nm波长泵浦光功率为220mW，1550nm波长信号光功率为0.2mw时，在2.2cm长的样品中获得了2.8dB的相对增益。
刘春晓[9]（2012）在《离子注入光学玻璃光波导的制备和特性研究》文中研究指明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。
雷卫红[10]（2012）在《铒镱共掺杂芯包异质型单模光纤放大器的研究》文中进行了进一步梳理全光网络现在已经成为光纤通信的趋势，朝着超高速率、大容量、长距离传输光纤方向发展。截止到现在，掺铒石英光纤工作窗口主要在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。现在，为了更进一步拓宽通信领域里的通信窗口，人们把研究方向纷纷投向Pr3+、Tm3+和Ho3+掺杂的主动光学放大器件。根据以上考虑，我们设计合成了Er3+/Yb3+掺杂芯包异质型单模光纤放大器，并且测试分析了Er3+在其中的光学和光谱特性，对其信号增益能力进行了系统的表征和研究，为Pr3+、Tm3+和Ho3+掺杂多组分磷酸盐玻璃制备特殊波段信号放大器奠定基础。本次工作中，采用高温熔融方法制备了玻璃样品，利用Judd-Ofelt理论对玻璃的吸收光谱进行拟合，求得Er3+强度参数t（t=2,4,6）分别为6.181020,1.021020和0.751020cm2，同时计算了Er3+离子各能级跃迁的光谱参数。例如：振子强度、自发辐射跃迁概率、辐射寿命和荧光分支比等。此外，采用棒管法制备单模玻璃光纤，光纤预制棒由光纤纤芯和包层组合构成，稀土掺杂纤芯的折射率大于包层折射率，满足纤芯和包层相对折射率要求范围。在组分配比中，Ba有较大的原子半径，它的适量掺杂引起折射率发生相对变化。芯包异质型结构，不仅能合理调节玻璃组分，获得最佳优良配方；而且还能解决芯包相对折射率。表征了Er3+/Yb3+掺杂芯包异质型磷酸盐单模光纤的光学性能，并且测得光纤近场模式直径为10μm，计算了数值孔径（0.132）。研究了其信号放大能力，获得5.8cm长光纤放大器的相对增益和内部增益分别为32.3dB和15.0dB。相对增益补偿了传播损耗和吸收损耗，同时在1535nm处我们得到了其最大内部增益系数为2.6dB/cm。基于Er3+/Yb3+掺杂芯包异质型多组分磷酸盐光纤制备成功和其信号放大的优良特性，我们相信Pr3+, Tm3+和Ho3+掺杂芯包异质多组分型磷酸盐光纤将会为发展O-, S-和U-特殊波段光纤放大器带来新的惊喜。
二、Wideband Erbium-Ytterbium Co-Doped Phosphate Glass Waveguide Amplifier（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、Wideband Erbium-Ytterbium Co-Doped Phosphate Glass Waveguide Amplifier（论文提纲范文）
（1）新型近红外宽带发光玻璃和光纤的制备及其特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 铒掺杂玻璃和光纤的光谱特性 |
| 1.2 铋掺杂玻璃和光纤的光谱特性 |
| 1.2.1 铋掺杂玻璃 |
| 1.2.2 铋掺杂光纤 |
| 1.2.3 铋发光中心 |
| 1.3 铋铒共掺杂光谱特性 |
| 1.3.1 铋铒共掺杂玻璃 |
| 1.3.2 铋铒共掺杂光纤 |
| 1.4 本文研究的主要内容 |
| 第2章 掺杂玻璃和光纤的制备与表征方法以及理论分析 |
| 2.1 掺杂玻璃 |
| 2.1.1 制备方法 |
| 2.1.2 表征方法 |
| 2.2 掺杂光纤 |
| 2.2.1 制备方法 |
| 2.2.2 表征方法 |
| 2.3 Judd-Ofelt理论分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 铒掺杂铋酸盐玻璃光谱的影响因素 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 铒掺杂铋酸盐玻璃制备的工艺流程 |
| 3.2.1 玻璃组成设计 |
| 3.2.2 制备工艺介绍 |
| 3.3 铒掺杂铋酸盐玻璃发光性能的研究 |
| 3.3.1 熔制温度对铒掺杂铋酸盐玻璃发光性能的影响 |
| 3.3.2 Bi_2O_3与SiO_2的含量对铒掺杂铋酸盐玻璃发光性能的影响 |
| 3.3.3 CeO_2的含量和熔制温度对铒掺杂铋酸盐玻璃发光性能的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 熔体共熔方法制备铋掺杂或铒掺杂硅磷酸盐玻璃及其特性的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 熔体共熔方法制备玻璃的工艺流程 |
| 4.2.1 玻璃组成设计 |
| 4.2.2 制备工艺介绍 |
| 4.3 玻璃的基本物理特性及结构分析 |
| 4.4 玻璃组成及元素分布 |
| 4.5 铋掺杂或铒掺杂玻璃光谱的特性研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 Bi/Er共掺杂光子晶体光纤的制备及其特性的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 铋铒共掺杂光子晶体光纤的制备过程 |
| 5.2.1 Bi/Er共掺杂芯棒的制作 |
| 5.2.2 PCF结构的设计 |
| 5.2.3 毛细玻璃管管和毛细玻璃棒的拉制 |
| 5.2.4 预制棒的堆积 |
| 5.2.5 预制棒的烧结 |
| 5.2.6 光纤拉制 |
| 5.3 铋铒共掺杂光子晶体光纤的特性研究 |
| 5.3.1 端面形貌以及损耗光谱的表征 |
| 5.3.2 不同泵浦波长激发下的发射光谱及偏振态的分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 利用3D打印技术制备Bi/Er共掺杂石英光纤及其性能的研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 3D打印技术制备石英光纤方法的简介 |
| 6.2.1 紫外敏感单体的准备 |
| 6.2.2 3D打印流程 |
| 6.2.3 纤芯的制造 |
| 6.2.4 去除有机单体 |
| 6.2.5 光纤拉制 |
| 6.3 折射率阶跃型光纤 |
| 6.3.1 折射率分布 |
| 6.3.2 单模光纤 |
| 6.3.3 多模光纤 |
| 6.4 Bi/Er共掺杂光纤 |
| 6.4.1 光纤端面及折射率 |
| 6.4.2 光纤的损耗光谱 |
| 6.4.3 光纤的发射光谱 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论 |
| 附录A |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（2）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 |
（3）新型磷酸盐微结构光纤探索（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光纤玻璃基质的选择 |
| 1.3 铒镱共掺磷酸盐玻璃光纤的概述 |
| 1.3.1 Er~(3+)和Yb~(3+)离子间的相互作用 |
| 1.3.2 铒镱共掺磷酸盐光纤的泵浦方式选择 |
| 1.3.3 铒镱共掺磷酸盐光纤的研究进展 |
| 1.4 保偏光纤的概述 |
| 1.5 非线性光纤概述 |
| 1.6 本课题研究的目的和项目来源 |
| 1.6.1 本课题研究的目的和意义 |
| 1.6.2 本文的主要研究内容 |
| 1.6.3 本课题研究来源 |
| 第二章 磷酸盐玻璃样品的制备和测试 |
| 2.1 磷酸盐玻璃样品制备 |
| 2.2 玻璃物理化学性能测试 |
| 2.2.1 玻璃密度测量 |
| 2.2.2 玻璃维氏硬度测试 |
| 2.2.3 玻璃折射率测试 |
| 2.2.4 玻璃抗析晶性能测试 |
| 2.2.5 玻璃膨胀系数测量 |
| 2.2.6 稀土离子掺杂浓度计算 |
| 2.2.7 玻璃的化学稳定性测试 |
| 2.3 玻璃光学性能测试 |
| 2.3.1 吸收光谱测试 |
| 2.3.2 发光光谱和发光寿命测试 |
| 2.3.3 拉曼光谱和红外光谱测试 |
| 第三章 磷酸盐玻璃性能的优化研究 |
| 3.1 磷酸盐纤芯玻璃的性能研究 |
| 3.1.1 双包层光纤纤芯玻璃样品制备 |
| 3.1.2 纤芯玻璃光学性能 |
| 3.1.3 纤芯玻璃棒热性能 |
| 3.1.4 纤芯玻璃棒物理性能 |
| 3.2 铒镱共掺双包层光纤的内包层玻璃配方探索 |
| 3.2.1 内包层磷酸盐玻璃样品制备 |
| 3.2.2 内包层玻璃性能 |
| 3.2.3 内包层玻璃热性能 |
| 3.3 铒镱共掺双包层光纤外包层玻璃配方探索 |
| 3.3.1 外包层玻璃样品制备 |
| 3.3.2 外包层玻璃样品物理化学性能 |
| 3.3.3 玻璃化学稳定性 |
| 3.3.4 拉曼光谱分析 |
| 3.3.5 氟化物对磷酸盐玻璃性能的影响 |
| 3.3.6 外包层玻璃配方的确定 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 磷酸盐双包层光纤制备 |
| 4.1 磷酸盐大块玻璃的熔制工艺探索 |
| 4.1.1 磷酸盐大块玻璃除水工艺探索 |
| 4.1.2 内外包层大块玻璃性能 |
| 4.2 铒镱共掺磷酸盐双包层光纤预制棒的加工 |
| 4.3 铒镱共掺磷酸盐双包层光纤制备及表征 |
| 4.3.1 铒镱共掺磷酸盐双包层光纤制备 |
| 4.3.2 铒镱共掺磷酸盐双包层光纤性能 |
| 4.3.3 铒镱共掺磷酸盐双包层光纤的激光性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 铒镱共掺磷酸盐保偏光纤的制备与二阶非线性光纤的探索 |
| 5.1 铒镱共掺磷酸盐保偏光纤的研制 |
| 5.1.1 磷酸盐保偏光纤预制棒的结构设计 |
| 5.1.2 保偏光纤的制备 |
| 5.2 非线性光纤的探索 |
| 5.2.1 二阶非线性纳米颗粒的制备 |
| 5.2.2 纳米颗粒性能表征 |
| 5.2.3 下一步工作计划 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（4）稀土掺杂聚合物-SOI光波导放大器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光波导放大器的重要性 |
| 1.2 铒掺杂光波导放大器的分类 |
| 1.2.1 无机铒掺杂光波导放大器 |
| 1.2.2 有机聚合物光波导放大器 |
| 1.3 SOI狭缝波导的提出及研究现状 |
| 1.3.1 狭缝波导的提出 |
| 1.3.2 SOI狭缝波导放大器的研究进展 |
| 1.4 本篇论文的主要工作及创新点 |
| 第二章 铒、镱稀土掺杂光波导放大器理论基础 |
| 2.1 铒掺杂光波导放大器的工作原理 |
| 2.2 铒镱共掺光波导放大器的工作原理 |
| 2.3 铒镱共掺光波导放大器的理论模型 |
| 2.3.1 原子速率方程 |
| 2.3.2 光功率传输方程 |
| 2.3.3 增益计算方法 |
| 2.4 电磁场本征方程及其有限差分形式 |
| 2.4.1 电磁场全矢量本征方程 |
| 2.4.2 有限差分边界条件 |
| 2.5 脊形波导的模式分析 |
| 2.6 小结 |
| 第三章 NaYF_4/NaLuF_4:Er~(3+),Yb~(3+)NCs-PMMA键合型聚合物光波导放大器 |
| 3.1 α-NaYF_4/β-NaLuF_4:Er~(3+),Yb~(3+)纳米粒子的合成及表征 |
| 3.2 NaYF_4/NaLuF_4:Er~(3+),Yb~(3+)NCs-PMMA键合型材料的制备与性能表征 |
| 3.2.1 纳米粒子与PMMA共聚的键合型材料的制备 |
| 3.2.2 NaYF_4/NaLuF_4:Er~(3+),Yb~(3+)NCs-PMMA的表征 |
| 3.3 Judd-Ofelt参数计算 |
| 3.3.1 Judd-Ofelt理论 |
| 3.3.2 Judd-Ofelt参数分析 |
| 3.4 EYCDWA的尺寸优化及增益特性分析 |
| 3.4.1 有效折射率法设计单模倒脊型波导 |
| 3.4.2 EYCDWA增益特性分析 |
| 3.5 NaYF_4/NaLuF_4:Er~(3+),Yb~(3+)NCs-PMMA键合型聚合物光波导放大器的制备与测试 |
| 3.5.1 器件的制备与表征 |
| 3.5.2 器件的增益测试 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 SOI狭缝光波导放大器增益特性分析 |
| 4.1 SOI狭缝光波导的模式分析 |
| 4.1.1 二维狭缝波导模式分析基础 |
| 4.1.2 NaYF_4:10%Er~(3+)NCs-PMMA材料合成与表征 |
| 4.1.3 狭缝波导工作原理 |
| 4.2 SOI狭缝波导的尺寸优化 |
| 4.2.1 重叠积分因子的优化 |
| 4.2.2 有效截面积的优化 |
| 4.3 EDSWA的增益特性分析 |
| 4.3.1 1480 nm泵浦EDSWA能级跃迁模型 |
| 4.3.2 EDSWA增益特性分析 |
| 4.4 模式转换器的设计与优化 |
| 4.5 EDSEA器件的制备与测试 |
| 4.5.1 EDSEA的制备与表征 |
| 4.5.2 EDSWA的增益测试 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 氮化硅狭缝光波导放大器增益特性分析 |
| 5.1 Si_3N_4狭缝波导的模式分析 |
| 5.2 Si_3N_4狭缝波导的尺寸优化 |
| 5.2.1 Si_3N_4狭缝波导重叠积分因子的优化 |
| 5.2.2 Si_3N_4狭缝波导有效截面积的优化 |
| 5.3 Si_3N_4狭缝波导放大器的增益特性分析 |
| 5.4 Si_3N_4狭缝波导的制备与测试 |
| 5.4.1 Si_3N_4狭缝波导放大器的制备与表征 |
| 5.4.2 Si_3N_4狭缝波导放大器的测试 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及博士期间发表的论文 |
| 致谢 |
（6）离子交换法制备铒镱磷酸盐波导光放大器（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 实验 |
| 2.1 离子交换技术 |
| 2.2 条形波导制备工艺 |
| 2.3 波导测试 |
| 3 实验结果 |
| 3.1 波导尺寸形貌 |
| 3.2 波导增益 |
| 4 讨论 |
（7）基于核壳结构铒镱共掺纳米晶的聚合物光波导放大器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 光波导放大器的产生 |
| 1.2 掺铒光波导放大器的分类 |
| 1.2.1 无机掺铒光波导放大器 |
| 1.2.2 有机聚合物掺铒光波导放大器 |
| 1.3 有机聚合物掺铒光波导放大器的研究进展 |
| 1.4 铒镱共掺氟化物纳米晶在光波导放大器方向的应用 |
| 1.5 本论文的主要工作 |
| 第2章 铒镱共掺光波导放大器理论基础 |
| 2.1 铒、镱离子的能级结构及跃迁特征 |
| 2.2 铒镱共掺光波导放大器的基本结构和工作原理 |
| 2.3 铒镱共掺系统的原子速率方程、光功率传输方程 |
| 2.3.1 原子速率方程 |
| 2.3.2 光功率传输方程 |
| 2.4 Judd-Ofelt理论 |
| 第3章 基于NaYF_4: Er~(3+),Yb~(3+)纳米晶掺杂型聚合物的光波导放大器 |
| 3.1 NaYF_4: Er~(3+),Yb~(3+)纳米晶的制备 |
| 3.2 增益特性的理论模拟及讨论 |
| 3.3 NaYF_4: Er~(3+),Yb~(3+)纳米晶掺杂型聚合物光波导放大器的制备 |
| 3.4 NaYF_4: Er~(3+), Yb~(3+)纳米晶掺杂型聚合物波导放大器的性能测试 |
| 第4章 基于氟化物纳米晶键合型聚合物的光波导放大器 |
| 4.1 NaLuF_4: Er~(3+), Yb~(3+) NCs- PMMA键合型聚合物光波导放大器 |
| 4.1.1 NaLuF_4: Er~(3+), Yb~(3+) NCs-PMMA材料的合成与表征 |
| 4.1.2 NaLuF_4: Er~(3+), Yb~(3+) NCs-PMMA键合型波导放大器的制备 |
| 4.1.3 器件的性能测试 |
| 4.2 NaYF_4/NaLuF_4: Er~(3+), Yb~(3+) NCs- PMMA键合型聚合物光波导放大器 |
| 4.2.1 NaYF_4/NaLuF_4: Er~(3+), Yb~(3+) NCs-PMMA材料的合成与表征 |
| 4.2.2 NaYF_4/NaLuF_4: Er~(3+), Yb~(3+) NCs-PMMA键合型波导放大器的制备 |
| 4.2.3 器件的性能测试 |
| 4.3 小结 |
| 第5章 总结 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
（8）基于铒镱共掺可溶性配合物的全聚合物光波导放大器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光放大器的研究意义 |
| 1.2 光放大器的种类 |
| 1.2.1 半导体光放大器 |
| 1.2.2 光纤光放大器 |
| 1.2.3 光波导放大器 |
| 1.3 稀土掺杂光波导放大器的分类 |
| 1.4 光波导放大器的研究进展 |
| 1.4.1 无机光波导放大器的研究进展 |
| 1.4.2 有机聚合物光波导放大器的研究进展 |
| 1.5 本论文的主要工作 |
| 第二章 铒镱共掺光波导放大器的理论基础 |
| 2.1 铒镱离子的能级结构及跃迁特性 |
| 2.2 铒镱共掺光波导放大器的基本结构及工作原理 |
| 2.2.1 原子速率方程 |
| 2.2.2 光功率传输方程 |
| 2.2.3 基于重叠积分法简化增益特性计算 |
| 2.3 光波导模式理论基础 |
| 第三章 铒镱共掺可溶性配合物材料的合成与表征 |
| 3.1 铒/镱共掺可溶性配合物材料的合成 |
| 3.2 铒/镱共掺可溶性配合物材料的表征 |
| 3.2.1 配合物的元素分析 |
| 3.2.2 配合物的成膜性表征 |
| 3.2.3 配合物的折射率测量 |
| 3.2.4 配合物的光致发光光谱 |
| 第四章 铒/镱共掺可溶性配合物光波导放大器设计与制备 |
| 4.1 全聚合物光波导放大器的设计 |
| 4.2 全聚合物可溶性配合物光波导放大器的制备工艺 |
| 4.3 波导形貌表征 |
| 4.4 波导放大器的性能测试 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 硕士期间发表论文 |
| 致谢 |
（9）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 |
（10）铒镱共掺杂芯包异质型单模光纤放大器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 第二章 文献综述 |
| 2.1 稀土掺杂光纤放大器的前景 |
| 2.2 稀土概述 |
| 2.2.1 稀土元素的性质 |
| 2.2.2 稀土离子的电子组态 |
| 2.2.3 稀土离子发光机理 |
| 2.2.4 基质材料能量传递 |
| 2.3 J-O 理论与光谱参数的计算 |
| 2.4 稀土离子掺杂玻璃的应用 |
| 2.5 Er3+掺杂磷酸盐玻璃研究动态 |
| 2.6 光纤制备技术 |
| 2.6.1 浇注法 |
| 2.6.2 挤压法 |
| 2.6.3 棒管法 |
| 第三章 实验方法 |
| 3.1 实验内容 |
| 3.1.1 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂磷酸盐玻璃制备 |
| 3.1.2 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂磷酸盐玻璃密度测试 |
| 3.1.3 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂磷酸盐玻璃光谱测试 |
| 3.2 芯包异质型磷酸盐玻璃光纤的制备 |
| 3.2.1 光纤制备所用设备 |
| 3.2.2 芯包异质型磷酸盐玻璃光纤拉制 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 实验分析 |
| 4.1 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂磷酸盐玻璃的光谱分析 |
| 4.1.1 吸收光谱和 J-O 理论计算 |
| 4.1.2 红外发射光谱 |
| 4.1.3 吸收和发射截面 |
| 4.2 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂芯包异质型单模光纤放大器模式分析 |
| 4.2.1 光纤测试 |
| 4.2.2 单模光纤结构和近场模式 |
| 4.2.3 数值孔径和截止波长 |
| 4.3 光纤信号增益能力 |
| 4.4 本章小结 |
| 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 |
| 附录 |
| 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
四、Wideband Erbium-Ytterbium Co-Doped Phosphate Glass Waveguide Amplifier（论文参考文献）
- [1]新型近红外宽带发光玻璃和光纤的制备及其特性研究[D]. 楚玉石. 哈尔滨工程大学, 2020(04)
- [2]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)
- [3]新型磷酸盐微结构光纤探索[D]. 李景明. 华南理工大学, 2019
- [4]稀土掺杂聚合物-SOI光波导放大器的研究[D]. 张美玲. 吉林大学, 2018(12)
- [5]硅基集成光波导放大器的最新研究进展[J]. 陈子萍,舒浩文,王兴军. 中国科学:物理学 力学 天文学, 2017(12)
- [6]离子交换法制备铒镱磷酸盐波导光放大器[J]. 李乐良,张雪琼,张琦. 赣南师范大学学报, 2017(03)
- [7]基于核壳结构铒镱共掺纳米晶的聚合物光波导放大器研究[D]. 尹姣. 吉林大学, 2016(09)
- [8]基于铒镱共掺可溶性配合物的全聚合物光波导放大器的研究[D]. 丛隆元. 吉林大学, 2014(10)
- [9]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)
- [10]铒镱共掺杂芯包异质型单模光纤放大器的研究[D]. 雷卫红. 大连工业大学, 2012(08)