掺杂聚合物光纤放大器的材料设计、制备及性能研究

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该论文围绕掺杂聚合物光纤材料和聚合物光纤放大器,主要进行了以下研究工作:1对Eu(DBM)<,3>Phen掺杂聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料,通过荧光光谱,近场光学扫描显微镜和亚稳态寿命结果分析表明,材料中Eu<3+>离子的微观环境没有随浓度增加发生明显改变,在高浓度的掺杂样品中未发现导致荧光淬灭的稀土离子聚集体或团簇存在,这些现象可归因于螯合物Eu(DBM)<,3>Phen的分子结构.根据发射光谱,采用Judd-Ofelt理论对Eu(DBM)<,3>Phen掺杂PMMA材料的辐射特性进行了预测,结果表明Eu<3+>离子的<5>D0→<->F<,2>跃迁有可能作为激光跃迁用于聚合物光纤放大器.2使用Ar<+>子激光器在457.9nm处泵清Eu(DBM)<,3>Phen掺杂的聚合物光纤(稀土离子掺杂浓度4000ppm-wt),观察到放大的自发辐射现象(ASE).对于50cm长的掺杂聚合物光纤,ASE泵浦的阈值功率为120mW.对光纤长度的考察表明,50cm是获得最大ASE输出的最佳长度,其量子转换效率约40%.使用YAG激光器在355nm处对长度为30cm,掺杂浓度4000ppm-wt的掺杂聚合物光纤泵浦,并用613nm波长的光作为信号光,当输入的信号光功率为0.2W,泵浦的能量密度为3.02 mJ/mm<2>时,得到的信号增益为5.7dB.对Eu(DBM)<,3>Phen掺杂的聚合物光纤放大器的数值模拟结果表明:在100mW的泵浦功率下,Eu(DBM)<,3>Phen掺杂阶跃型聚合物光纤的长度为80cm时,可获得最大为11dB的增益.3考察了三种第二配体Sm螯合物的发光情况,发现当TPPO作为第二配体时,对于发光的增强更加显著.选用Sm(DBM)<,3>(TPPO)<,2>作为发光介质掺入PMMA,利用吸收光谱和发射光谱对其辐射持性进行了预测,结果表明Sm(DBM)<,3>(TPPO)<,2>掺杂的PMMA可用于制备稀土掺杂聚合物光纤放大器.4对于掺杂浓度为5ppm-wt的Rodamine B掺杂阶跃型聚合物光纤,当其长度为60cm时,芯径为400μm时,在630nm信号光波长处,可获得23dB的高增益,信号光波长更接近PMMA芯聚合物光纤的通讯窗口.当泵浦光功率为10KW,对于630nm信号光波长,掺杂聚合物光纤增益的最佳长度为60cm.
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