S波段铥镱共掺纳米晶聚合物光波导放大器

摘要

为解决不断增长的网络容量引起的通信带宽不足的问题，将光通信波段从主要的C波段（1 530～1 565 nm）向S波段（1 460～1 530 nm）和L波段（1 565～1 630 nm）拓展成为解决该问题的有效方式。Tm³⁺在泵浦光激发下可获得～1 490 nm波长的发光，将其掺入波导中可实现S波段光放大器。将NaYF₄:Tm³⁺,Yb³⁺纳米晶掺入聚合物材料中作为放大器增益介质，设计了一种平面波导放大器结构，仿真了器件在S波段的增益性能。利用NaYF₄:1%Tm³⁺,x%Yb³⁺纳米晶，制备了4种不同Yb³⁺掺杂浓度的波导放大器样品（x=5,10,15,20）,并测试了器件增益性能。实验结果表明，当Yb³⁺掺杂浓度为10%时，波导放大器的增益最大，1 cm长的器件在泵浦功率400 mW时，实现了8.2 dB的相对增益。提出的Tm³⁺,Yb³⁺共掺杂体系的建模仿真对研制高性能的S波段波导放大器提供了理论指导，利用NaYF₄:Tm³⁺, Yb³⁺纳米晶制备的聚合物光波导放大器实现了S波段光放大，并有可能在光通信中获得广泛应用。

关键词

S波段 / 铥镱共掺纳米晶 / 聚合物 / 光波导放大器