● 摘要
随着光纤通信和集成电子学的发展，人们对通讯容量和实现光集成提出愈来愈高的要求，现有的掺铒光纤放大器（EDFA）和掺铒光波导放大器(EDWA)已经不能满足要求，亟需拓展它们的增益带宽。因此，研究能够在整个石英光纤最低损耗带（1.4-1.7 µm）获得有效光发射的稀土掺杂宽带发光材料具有重要的现实意义和应用价值。 本论文主要内容包括通过脉冲激光沉积的方法在硅衬底上制备了不同纳米级结构设计的稀土掺杂氧化铝薄膜，并对样品薄膜进行了退火处理；分别通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）研究样品薄膜的物相和形貌；通过Rutherford背散射分析（RBS）测试了薄膜的成分，并与靶材成分作了对比；运用J-O理论分析了样品的吸收谱。分别采用He-Cd激光器（激发波长325 nm）和可调谐钛宝石激光器（激发波长791 nm）作为激发源研究了样品薄膜的近紫外-可见光和近红外发光。 成分分析显示稀土均匀分布到样品薄膜中，物相和形貌分析显示我们制备薄膜基质处于非晶状态，薄膜表面光滑，这种状态没有因衬底加热而改变。快速退火处理和衬底加热不能明显改善稀土发光，通过调节退火条件，我们在800-850℃退火的样品薄膜中得到了有效的宽带发光。通过对比研究不同纳米级结构设计薄膜样品的发光，发现在膜厚方向对掺稀土发光层进行纳米级隔离，可以有效改善稀土发光。调节退火温度和Er/Tm相对掺杂浓度均可以调节1.53 µm和1.62 µm两峰的相对强度，这对于获得平坦的宽带发光十分重要。 经过薄膜的纳米级结构设计和退火处理，我们在样品薄膜中最终获得了完全覆盖C+L带的半峰宽（FWHM）达120 nm的宽带发光。