溶胶-凝胶法制备掺铒光波导放大器

摘要

掺铒光波导放大器(EDWA)是一种重要的光子学器件,在光通信网络,尤其是在城域网和局域网光通信系统的发展过程中将起到重要的作用。在诸多制备EDWA的方法中,溶胶-凝胶法由于其制备工艺简单、处理温度低、掺杂方便、掺杂均匀性好等特点近年来受到了相当的重视。本论文进行了在硅基板上利用溶胶-凝胶法制备掺铒二氧化硅薄膜材料的研究;利用湿法刻蚀工艺制作光波导结构并进而制备出EDWA。
　　 主要结果包括:
　　 1.利用溶胶-凝胶法制备了折射率、厚度分别为1.466～1.468和5～6μm的掺有0.5mol％Er3+,0.5mol％Yb3+,10mol％P2O5,2.5mol％Al2O3的二氧化硅薄膜,薄膜的表面粗糙度为0.139nm,薄膜的荧光量子效率为30％,表明该薄膜基本满足制备掺铒光波导的条件。
　　 2.设计了一种新的波导结构。利用BeamPROP软件对信号光和泵浦光在波导内传输的模场分布进行了模拟,计算了不同波导参数下信号光与泵浦光在波导芯层内、由掺铒二氧化硅材料制成的衬底层内以及覆盖层内的能量比例。
　　 3.探索了利用溶胶.凝胶法和湿法刻蚀制作EDWA的具体工艺,并成功制备了EDWA。测得EDWA的在1310nm波长处的传输损耗为0.93dB/cm,耦合损耗为8.82dB,在150mW976nm泵浦光双向泵浦情况下,得到的最大内增益为5dB,最佳长度在3.3cm左右,最大单位长度增益为1.5dB/cm。