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        華南師范大學(xué):在稀土納米晶摻雜的S波段聚合物光波導放大器的研究中取得了新突破

        近日,(華南師范大學(xué))我校物理學(xué)院鄭克志副教授與吉林大學(xué)王菲教授課題組合作,在稀土納米晶摻雜的S波段聚合物光波導放大器的研究中取得了新突破。相關(guān)成果以“Boosting the Downconversion Luminescence of Tm3+-Doped Nanoparticles for S-Band Polymer Waveguide Amplifier”為題,發(fā)表于國際權威期刊《Nano Letters》上。

        光波導放大器是現代光通信系統的核心器件。與光纖放大器相比,光波導放大器具有制造工藝簡(jiǎn)便、器件尺寸小、易與其它小型化器件實(shí)現硅基片上集成等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái),隨著(zhù)集成光子學(xué)的迅猛發(fā)展,利用集成光波導構建低功耗和高穩定性光放大器的工作引起了研究者們的極大關(guān)注。借助稀土納米晶摻雜,研究者們已經(jīng)獲得了C波段聚合物光波導放大器大量有價(jià)值的研究結果。但是,由于其它光通信波段較低效率的稀土離子光發(fā)射,工作在S,L等低損耗波段的聚合物光波導放大器鮮有報道,難以滿(mǎn)足未來(lái)光通信對帶寬的需求。為了解決這一問(wèn)題,本研究提出在NaYbF4:Tm3+納米顆粒中引入去激活離子Tb3+,利用Tm3+到Tb3+離子的能量傳遞加速Tm3+離子3F4能級的衰減,從而獲得了Tm3+離子1464 nm(3H4→3F4)下轉換發(fā)光效率增強一倍的結果。將制備的稀土納米晶通過(guò)其表面的不飽和雙鍵與PMMA聚合,不僅避免了納米晶在聚合物基質(zhì)中團聚問(wèn)題,同時(shí)大幅提高了稀土納米晶的摻雜濃度。利用稀土納米晶-PMMA復合材料作為增益介質(zhì)構造了光波導放大器,采用980 nm激光作為泵浦光,利用此類(lèi)復合聚合物光波導放大器在1464 nm處獲得了18 dB的相對增益。這項工作提出了一種提高Tm3+離子下轉換發(fā)光的新方法,為開(kāi)發(fā)稀土納米晶摻雜的S波段聚合物光波導放大器開(kāi)辟了新思路。

        我校物理學(xué)院碩士研究生陳瑩為論文第一作者,我校物理學(xué)院鄭克志副教授與吉林大學(xué)王菲教授為論文共同通訊作者,參與工作的還有我校華南先進(jìn)光電子研究院詹求強教授等,華南師范大學(xué)為該論文的第一完成單位。該工作得到了國家自然科學(xué)基金、廣東省卓越青年團隊項目、廣東省自然科學(xué)基金和廣州市科技計劃項目等的支持。

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