论文题目: 新型掺铒光学材料及光波导的制备与光学性质研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 光学
作者: 李毅刚
导师: 徐雷
关键词: 掺铒光学材料,光波导放大器,溶胶凝胶,铒有机配合物,飞秒激光与材料相互作用
文献来源: 复旦大学
发表年度: 2005
论文摘要: 掺铒光波导放大器（EDWA）是一种重要的光子学元件,将在未来的光通信技术发展中扮演关键的角色,帮助光纤网络进入每一个家庭。EDWA的研制成为当前光子学领域的一个研究热点。目前EDWA的制备仍旧处于多种技术方案激烈竞争的局面,因此对于各类EDWA相关材料、制备工艺及其光学性质的研究便成为这个领域研究工作的重要内容和物理基础。 本博士论文围绕“新型掺铒光学材料及光波导的制备与光学性质研究”这个课题开展了一系列工作。主要内容有溶胶凝胶法制备掺铒光学凝胶玻璃体材料和掺铒平面光波导,含铒有机配合物的荧光性质研究,以及飞秒激光脉冲在掺铒硅酸盐玻璃中写入波导等等。特别对于掺铒凝胶玻璃体材料中残余羟基导致荧光淬灭难题,含铒有机配合物的荧光量子效率偏低问题,飞秒激光脉冲写波导的物理机理这三个学术界相当关注的热点问题进行了深入的研究与探讨。主要取得的创新性研究成果如下: 1.用CCl4/O2气氛化学除水干燥的办法制备出了具有较高荧光寿命（6.2ms）和很好光学质量的掺铒凝胶玻璃体材料,是目前报导的荧光寿命最长的掺铒凝胶玻璃体材料之一。对化学除水干燥过程的机理进行了详细地讨论。 2.设计并测量比较了六种含铒有机配合物的荧光性质,证明了有机配合物中的OH和CH基团都会对Er3+荧光产生严重淬灭作用。由于CH键在有机物中普遍存在,更是这类材料荧光量子效率低下的关键所在。首次报道了一种完全不含OH和CH基团的含铒有机配合物全氟辛酸铒的荧光性质。测量表明它的荧光量子效率达到1%,比现有的含铒有机配合物大两个数量级,向掺铒有机聚合物实用化方向又跨进了一步。 3.利用飞秒激光脉冲写波导的技术手段在掺铒硅酸盐玻璃中成功得到了具有较低传输损耗的光波导结构,并获得了1dB的内增益。获得了飞秒激光脉冲焦点附近玻璃材料二氧化硅三元环拉曼振动峰高随激光脉冲能量,焦点扫描速度等实验条件的变化,首次测量得到了三元环拉曼振动峰随生成波导横截面直径的分布以及与波导中心折射率变化的对应关系,这对于帮助人们理解飞秒激光脉冲写波导的物理本质具有重要的意义。
论文目录:
摘要
第一章 绪论
1.1 掺铒光波导放大器的发展历史与应用背景
1.2 EDWA制备工艺概述
1.3 本论文各章节内容简介
第二章 Er~(3+)的光谱理论
2.1 镧系元素概述
2.1.1 稀土元素简介
2.1.2 镧系元素的外层电子排布
2.2 Judd-Ofelt理论
2.2.1 Judd-Ofelt理论内容概述
2.2.2 Judd-Ofelt理论应用实例
2.3 非辐射跃迁与荧光淬灭
2.3.1 能级寿命与荧光量子效率
2.3.2 稀土离子之间的能量传递
2.3.3 稀土离子与声子的能量交换
2.4 荧光线形与McCumber理论
2.4.1 稀土离子荧光线形
2.4.2 McCumber理论
第三章 溶胶凝胶法制备掺铒玻璃体材料及平面光波导
3.1 溶胶凝胶理论综述
3.1.1 溶胶凝胶技术发展历史概述
3.1.2 溶胶凝胶的基本化学反应过程
3.1.3 溶胶凝胶法制备光学体材料
3.1.4 溶胶凝胶法制备光学薄膜
3.2 掺铒凝胶玻璃体材料的制备及其荧光性质研究
3.2.1 概述
3.2.2 样品制备
3.2.3 荧光性质测量及讨论
3.2.4 结论
3.3 掺铒平面光波导的制备及其荧光性质研究
3.3.1 概述
3.3.2 SC-RTA技术
3.3.3 溶胶凝胶法制备平面光波导及其荧光性质的研究
3.3.4 结论
第四章 掺铒有机聚合物材料的研究
4.1 研究背景及文献综述
4.2 实验结果及讨论
第五章 飞秒激光脉冲写波导
5.1 应用背景与历史回顾
5.2 飞秒激光脉冲写波导的相关理论
5.2.1 非线性吸收
5.2.2 能量的传递
5.2.3 色心与微爆
5.2.4 飞秒激光脉冲写波导的常用条件
5.3 飞秒激光脉冲写波导方法在掺铒硅酸盐玻璃中实现EDWA的研究
5.3.1 实验装置
5.3.2 实验结果
5.3.3 飞秒激光脉冲写波导的机理研究
5.3.4 结论
第六章
6.1 结论
6.2 进一步的研究方向
参考文献
后记
论文独创性声明
发布时间: 2005-09-19
参考文献
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