分享到:

掺Er及Yb-Er共掺Al_2O_3/SiO_2/Si光波导放大器的理论设计

本文对SiO2/Si基掺Er及Yb-Er共掺Al2O3光波导放大器(EDAWA和YEDAWA)进行了系统的理论分析、数值模拟和实验研究。考虑了合作上转换、交叉弛豫、激发态吸收等上转换机制,分别建立了针对三种泵浦波长的Er3+跃迁的速率方程。分析了掺ErAl2O3样品的1. 53μm荧光强度与反转粒子数随泵浦波长、泵浦强度及掺Er浓度的关系。结果表明0. 98 μm波长泵浦时,荧光强,反转度高。三种泵浦波长按泵浦效率排序是0. 98 μm、1. 48 μm、0. 82 μm,我们选择0. 98μm作为掺ErAl2O3波导放大器的最佳泵浦波长。通过分析镱铒离子的能量转换机制及各种上转换效应,建立了一套目前考虑最全面的0. 98μm泵浦Yb-Er共掺系统的速率方程。利用Yb-Er共掺Al2O3薄膜的相关数据进行模拟计算,结果显示Yb的掺杂可提高Er3+的荧光强度和反转粒子数,并使实现粒子数反转的阈值泵浦强度最大可降低一个数量级。通常的  (本文共105页) 本文目录 | 阅读全文>>

《黑龙江科技学院学报》2011年03期
黑龙江科技学院学报

Yb-Er共掺光波导放大器增益特性模拟及优化

1996年,Hoven等制作了4 cm长的掺铒Al2O3光波导放大器,获得2.3 dB的净增益[1],引起了研究者对掺铒光波导放大器(Erbium-Doped WaveguideAmplifier,EDWA)研究的兴趣[2-3]。由于光放大器能够对光信号进行直接放大,无需光-电信号的转换过程,因此能够有效地补偿光纤损耗[4-5],是一种新型光放大器。目前,研究最多的是饵镱共掺光波导放大器(EY-CDWA)[6]。笔者对影响EY-CD-WA增益效果的铒离子的掺杂浓度和光功率进行了研究。1理论分析在考虑能量上转换机制的情况下,建立980 nm泵铺下Er3+:Yb3+共掺系统的能级系统跃迁速率方程,并结合信号光和泵浦光在波导中的功率传输方程,利用重叠积分法,得到光波导放大器的增益公式[7]。图1为980 nm泵浦时铒镱共掺系统中,Yb3+、Er3+能量传递示意图。从图1可见,EY-CDWA中基态能级2F7/2上的Yb3+吸收泵浦光能量...  (本文共4页) 阅读全文>>

《光学学报》2007年05期
光学学报

掺Er及Yb-Er共掺Al_2O_3光波导放大器的理论与实验研究

1引言在全光通信网研究中,研制1.53μm掺铒光波导放大器(EDWA)或镱铒共掺光波导放大器(YEDWA)是目前光有源器件研究的热点[1~3],它体积小,制造成本低,性能稳定可靠,便于集成。目前研究人员已对Si、SiO2、磷硅玻璃、钠钙硅玻璃、LiNbO3、Al2O3等作为基体材料的掺铒氧化铝光波导放大器作了大量的探索和研究[4,5]。其中以掺Er和Yb-Er共掺的Al2O3光波导放大器(掺铒氧化铝光波导放大器和镱铒共掺氧化铝光波导放大器)更为引人注目[6]。Al2O3与缓冲层(SiO2)、覆盖层之间的折射率差较大,波导模可以高约束低损耗传输;高折射率差可实现小的波导弯曲半径[4],允许制作微小的波导元件;另外,Al2O3和Er2O3、Yb2O3的晶体结构相似,Er和Yb可高浓度结合进Al2O3晶体结构中,从而在较短的尺寸内得到较高的增益。掺入Yb,是因为Er3+吸收谱与Yb3+发射谱间有较大重叠[7],并且Yb3+对0.98μ...  (本文共7页) 阅读全文>>

《光子学报》2008年06期
光子学报

掺Er及Yb-Er共掺Al_2O_3光波导放大器噪音特性的数值模拟

0引言在全光通信网研究中,研制掺Er或Yb-Er共掺光波导放大器是光有源器件研究的热点[1-4],它体积小,制造成本低,性能稳定可靠,便于集成.本文选择Si O2/Si基,以Al2O3作为基体材料的掺Er和Yb-Er共掺的光波导放大器(EDAWA和YEDAWA)作为研究对象,是因为芯层Al2O3与缓冲层(Si O2)、覆盖层(Si O2或空气)之间的折射率差较大,导模可以高约束、低损耗传输,实现有效的抽运和放大,并可允许波导的小曲率弯曲,使制作微小的波导器件成为可能.另外,Al2O3和Er2O3、Yb2O3的原子价相同,晶体结构相似,可将Er和Yb高浓度结合进Al2O3晶体结构中,从而在较短的尺寸内得到较高的增益.掺入Yb,是考虑到Er3+吸收谱与Yb3+发射谱间有较大的重叠[5],并且Yb3+对0.98μm抽运光的吸收截面要比Er3+的大一个量级,根据共掺杂理论[6],通过Yb3+、Er3+间的交叉弛豫机制进行能量传递,可大大...  (本文共5页) 阅读全文>>