摻Y(jié)b-Er-Al-,2-O-,3-光波導(dǎo)放大器制備及光學(xué)特性研究.pdf

1、用中頻孿生靶磁控濺射法沉積制備了摻鉺、鐿鉺共摻Al<,2>O<,3>薄膜,探索了氧氣氬氣分壓、不同襯底、鐿鉺共摻雜、摻雜濃度、后退火溫度、退火時(shí)間等各工藝參數(shù)對(duì)薄膜特性的影響.用掃描電子顯微鏡(SEM)和原子力顯微鏡(AFM)分析了薄膜樣品的表面形貌,用橢圓偏振儀測(cè)量了薄膜的厚度和折射率.分析探討了鉺離子在氧化鋁薄膜中的發(fā)光機(jī)理.測(cè)量了各種薄膜樣品的光致發(fā)光特性,包括光致發(fā)光的峰值強(qiáng)度與摻鉺濃度、鐿鉺摻雜比率、泵浦功率和退火溫度的關(guān)系,

2、得出以下結(jié)論:(1)所有薄膜的峰值波長(zhǎng)為1535nm,半值寬度在40nm-60nm之間.(2)鐿鉺共摻Al<,2>O<,3>薄膜的最佳鐿鉺濃度比為9:1.(3)退火溫度的不同,影響了Al<,2>O<,3>薄膜的微觀結(jié)構(gòu),導(dǎo)致光致發(fā)光強(qiáng)度變化.(4)鐿作為敏化劑,不僅提高了泵浦效率,增強(qiáng)了光致發(fā)光強(qiáng)度,也明顯地減小了鉺離子間激發(fā)態(tài)吸收、合作上轉(zhuǎn)換等效應(yīng)所產(chǎn)生的"濃度猝滅"現(xiàn)象.通過(guò)求解Er及Yb/Er的速率方程,從理論上計(jì)算了摻鉺及鐿鉺共

3、摻Al<,2>O<,3>薄膜的熒光特性,得出了優(yōu)化的泵浦強(qiáng)度與優(yōu)化的摻鐿鉺濃度,并與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了比較.用BCl<,3>干法刻蝕將鐿鉺共摻Al<,2>O<,3>薄膜刻蝕成光波導(dǎo),當(dāng)信號(hào)光被調(diào)制為1Hz的方波時(shí),在160mW功率泵浦下,光波導(dǎo)放大器的總增益為10.0dB,單位長(zhǎng)度增益為4.2dB/cm.給出了放大器的放大特性曲線(xiàn),噪聲指數(shù)特性.測(cè)量了摻鉺及鐿鉺共摻雜玻璃的光致發(fā)光特性、吸收譜,并測(cè)量了不同濃度樣品的增益,繪出了增益曲線(xiàn).得出如