本文關鍵詞：油溶性核—殼結(jié)構稀土氟化物納米晶的制備及其在光波導放大器中的應用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：光通信技術已經(jīng)以一種深入根本的方式,改變了人們生活和學習的節(jié)奏,人們已經(jīng)習慣于現(xiàn)在通信技術所帶來的便捷,并致力于通信技術的革新和進步。光通信技術已經(jīng)成為并且仍將繼續(xù)成為科技領域研究的熱點。為了克服遠距離信號傳遞中的損耗,人類發(fā)明了光信號放大器。稀土鑭系元素Er3+因其4I13/2→4I15/2能級躍遷所發(fā)射的1.53μm近紅外光剛好位于光纖互聯(lián)網(wǎng)絡的一個低損耗窗口,因而被廣泛應用于光信號放大器的芯層摻雜劑。Er3+摻雜的光纖放大器(EDFA)也應運而生,解決了光纖通信領域遠距離信號傳輸問題。但是,在局域網(wǎng)、光纖入戶、車載通信等短距離通信領域,由于傳輸距離較短,EDFA的光損耗補償作用表現(xiàn)出一定的局限性。因此,科研人員又發(fā)明的光波導放大器。與EDFA相比,Er3+摻雜的光波導放大器(EDWA)的優(yōu)點在于能夠在較小的空間內(nèi)提供高增益,并且能夠與硅基底的其他光電子器件進行集成,有利于進一步發(fā)展緊湊型器件。材料研究是器件設計制備的基礎,制備高效EDWA器件的關鍵在于增益介質(zhì)材料的選擇。目前,大部分研究者仍在努力的尋找優(yōu)化的波導放大器基質(zhì)材料,這些材料既可以是無機的晶體或者玻璃,也可能是有機聚合物。如果選用有機聚合物作為波導放大器的基質(zhì)材料,放大器會更加易于加工,而且更加的廉價而易于推廣。另外,聚合物的折射率可以簡單地通過改變單體類型和比例進行調(diào)節(jié)。因此,如果Er3+摻雜的無機納米材料可以在聚合物基質(zhì)中良好分散,將能夠成為構建光波導器件的增益介質(zhì),為制備具有良好光放大功能的器件奠定材料基礎。目前,在制備無機納米材料摻雜的聚合物增益介質(zhì)時,多采用直接物理摻雜的方式將納米材料分散在聚合物基質(zhì)中。然而納米材料囿于本身的表面活性而易于團聚,團聚形成的亞微米、微米顆粒對光有散射作用,因此這種方法得到的復合物無法達到獲得高的透光性,且無機納米材料在聚合物基質(zhì)中的穩(wěn)定性也較差,導致利用物理摻雜的方法難以制備可實用化的聚合物基增益介質(zhì)材料。針對于此,我們進行了如下創(chuàng)新工作:1,利用異質(zhì)核-殼誘導方法,在溶劑熱環(huán)境下制備了Er3+和Yb3+共摻雜的核殼結(jié)構α-Na YF4/β-Na Lu F4納米材料,利用高分辨透射電子顯微鏡和線掃描等手段對得到的納米材料進行了表征,確定了核-殼結(jié)構。而后對其進行了X射線衍射、透射電鏡、光致熒光、動態(tài)光散射等表征。電鏡圖片可見顆粒呈球形,尺寸約為15~20nm。這種核-殼型納米顆粒樣品可以良好地分散在環(huán)己烷試劑中,形成澄清透明的溶液。該溶液在980nm激光照射下,發(fā)射出明亮的黃綠色上轉(zhuǎn)換熒光,且由SPEX 1000M熒光光譜儀可以測得樣品在1.55μm處較強的下轉(zhuǎn)換熒光。2,利用共價鍵鑲嵌的方式,將核-殼結(jié)構納米材料α-Na YF4/β-Na Lu F4:Yb,Er均勻地鑲嵌在聚甲基丙烯酸甲酯基質(zhì)中,獲得了澄清透明的有機-無機復合材料。通過改變共聚反應的時間,可以使有機-無機復合材料具備適當?shù)恼吵矶?能夠通過簡單的旋涂填槽方式,利用此有機-無機復合材料作為增益介質(zhì)制備倒脊型光波導器件。在15 mm長的矩形器件中我們獲得了具有最高為22d B左右的相對增益。且該器件的穩(wěn)定性良好。實驗結(jié)果證明我們所探索的是一種可行的制備聚合物波導器件增益介質(zhì)材料的方法,該種方法具有潛在的推廣使用價值。
【關鍵詞】：稀土 納米材料 核殼結(jié)構 聚合物光波導放大器
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN722;TN252
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-19
• 引言10-11
• 1.1 稀土元素的應用11-14
• 1.1.1 稀土元素在生物醫(yī)學中的應用11-12
• 1.1.2 稀土元素在光器件和光通信中的應用12-13
• 1.1.3 稀土元素在其他方向的應用13-14
• 1.2 稀土元素在聚合物光波導器件中的應用14-17
• 1.2.1 聚合物光波導放大器簡介及工作原理14-15
• 1.2.2 稀土納米材料摻雜的聚合物光波導放大器15-17
• 1.3 本論文的工作內(nèi)容及研究意義17-19
• 第二章 核殼結(jié)構稀土納米材料的制備與表征19-33
• 2.1 納米材料的合成方法簡介及其優(yōu)缺點對比19-23
• 2.1.1 常用的納米材料合成方法19-20
• 2.1.2 溶劑熱法與高溫熱分解法的詳細實驗操作步驟20-23
• 2.2 制備出納米材料的表征結(jié)果23-30
• 2.2.1 核殼型納米材料的粒徑與形貌表征23-27
• 2.2.2 高溫熱分解法制備NaLuF4納米晶及其表征27-30
• 2.3 兩種納米材料的光學性質(zhì)對比30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-33
• 第三章 納米材料在聚合物基質(zhì)光波導中的應用33-48
• 3.1 納米材料表面性質(zhì)表征34-36
• 3.2 納米材料-聚合物復合材料的制備與性能測試36-39
• 3.2.1 共聚合的方法制備有機-無機復合材料36-37
• 3.2.2 有機-無機復合材料的各項性質(zhì)測試37-39
• 3.3 聚合物基質(zhì)波導器件的制備與性能測試39-46
• 3.3.1 利用有機-無機復合材料制備聚合物基質(zhì)光波導放大器39-40
• 3.3.2 聚合物基質(zhì)波導放大器各項性質(zhì)測試40-46
• 3.4 本章小結(jié)46-48
• 第四章 結(jié)論與展望48-50
• 4.1 結(jié)論48-49
• 4.2 展望49-50
• 參考文獻50-55
• 作者簡介55-56
• 致謝56

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉冰,任蘭亭;21世紀材料發(fā)展的方向—納米材料[J];青島大學學報(自然科學版);2000年03期

2 易楠;臺灣納米材料的研究與發(fā)展[J];海峽科技與產(chǎn)業(yè);2001年02期

3 ;納米材料和納米結(jié)構[J];中國科學院院刊;2001年06期

4 李瑤;納米材料的特性、應用及制備[J];山西科技;2001年04期

5 ;納米材料系列研究[J];河北大學學報(自然科學版);2002年04期

6 汪煥林,王建寧,張軍;納米材料的應用[J];青海大學學報(自然科學版);2002年01期

7 華寶;納米材料的用途[J];青海科技;2002年01期

8 周小菊,張嫦,劉東,李永康,吳莉莉;納米材料的性質(zhì)及應用[J];西南民族學院學報(自然科學版);2002年04期

9 方靜華,胡永茂,李茂瓊,陳秀華,項金鐘,吳興惠;納米材料的新進展[J];云南大學學報(自然科學版);2002年S1期

10 王辰光;;納米材料[J];阜陽師范學院學報(自然科學版);2002年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王少強;邱化玉;;納米材料在造紙領域中的應用[A];'2006（第十三屆）全國造紙化學品開發(fā)應用技術研討會論文集[C];2006年

2 宋云揚;余濤;李艷軍;;納米材料的毒理學安全性研究進展[A];2010中國環(huán)境科學學會學術年會論文集(第四卷)[C];2010年

3 ;全國第二屆納米材料和技術應用會議[A];納米材料和技術應用進展——全國第二屆納米材料和技術應用會議論文集（上卷）[C];2001年

4 鐘家湘;葛雄章;劉景春;;納米材料改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的實踐與建議[A];納米材料和技術應用進展——全國第二屆納米材料和技術應用會議論文集（上卷）[C];2001年

5 高善民;孫樹聲;;納米材料的應用及科研開發(fā)[A];納米材料和技術應用進展——全國第二屆納米材料和技術應用會議論文集（上卷）[C];2001年

6 ;全國第二屆納米材料和技術應用會議[A];納米材料和技術應用進展——全國第二屆納米材料和技術應用會議論文集（下卷）[C];2001年

7 金一和;孫鵬;張穎花;;納米材料的潛在性危害問題[A];中國毒理學通訊[C];2001年

8 張一方;呂毓松;任德華;陳永康;;納米材料的二種制備方法及其特征[A];第四屆中國功能材料及其應用學術會議論文集[C];2001年

9 古宏晨;;納米材料產(chǎn)業(yè)化重大問題及共性問題[A];納米材料和技術應用進展——全國第三屆納米材料和技術應用會議論文集（上卷）[C];2003年

10 馬玉寶;任憲福;;納米科技與納米材料[A];納米材料和技術應用進展——全國第三屆納米材料和技術應用會議論文集（上卷）[C];2003年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 記者 周建人;我國出臺首批納米材料國家標準[N];中國建材報;2005年

2 記者 王陽;上海形成納米材料測試服務體系[N];上�？萍紙�;2004年

3 ;納米材料七項標準出臺[N];世界金屬導報;2005年

4 通訊員 韋承金邋記者 馮國梧;納米材料也可污染環(huán)境[N];科技日報;2008年

5 廖聯(lián)明;納米材料 利弊皆因個頭小[N];健康報;2009年

6 盧水平;院士建議開展納米材料毒性研究[N];中國化工報;2009年

7 郭良宏 中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心研究員 江桂斌 中國科學院院士;納米材料的環(huán)境應用與毒性效應[N];中國社會科學報;2010年

8 記者 任雪梅　莫璇;中科院納米材料產(chǎn)業(yè)園落戶佛山[N];佛山日報;2011年

9 實習生 高敏;納米材料：小身材涵蓋多領域[N];科技日報;2014年

10 本報記者 李軍;納米材料加速傳統(tǒng)行業(yè)升級[N];中國化工報;2013年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊楊;功能化稀土納米材料的合成及其生物成像應用[D];復旦大學;2014年

2 王艷麗;基于氧化鈦和氧化錫納米材料的制備及其在能量存儲中的應用[D];復旦大學;2014年

3 吳勇權;含銪稀土納米材料的功能化及其生物成像應用研究[D];復旦大學;2014年

4 曹仕秀;二硫化鎢(WS_2)納米材料的水熱合成與光吸收性能研究[D];重慶大學;2015年

5 廖蕾;基于功能納米材料的電化學催化研究[D];復旦大學;2014年

6 胥明;一維氧化物、硫化物納米材料的制備，功能化與應用[D];復旦大學;2014年

7 李淑煥;納米材料親疏水性的實驗測定與計算預測[D];山東大學;2015年

8 范艷斌;亞細胞水平靶向的納米材料的設計、制備與應用[D];復旦大學;2014年

9 丁泓銘;納米粒子與細胞相互作用的理論模擬研究[D];南京大學;2015年

10 駱凱;基于金和石墨烯納米材料的生物分子化學發(fā)光新方法及其應用[D];西北大學;2015年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 向蕓頡;卟啉納米材料的制備及其應用研究[D];重慶大學;2010年

2 劉武;層狀納米材料/聚合物復合改性瀝青的制備與性能[D];華南理工大學;2015年

3 劉小芳;基于納米材料/聚合膜材料構建的電化學傳感器應用于生物小分子多組分的檢測[D];西南大學;2015年

4 王小萍;基于金納米材料構建的電化學傳感器及其應用[D];上海師范大學;2015年

5 郭建華;金納米材料的修飾及其納米生物界面的研究[D];河北大學;2015年

6 魏杰;普魯士藍納米粒子的光熱毒性研究[D];上海師范大學;2015年

7 張華艷;改性TiO_2納米材料的制備及其光電性能研究[D];河北大學;2015年

8 胡雪連;基于納米材料的新型熒光傳感體系的構筑[D];江南大學;2015年

9 黃樊;氧化鈷基催化材料形貌、晶面控制與催化性能研究[D];昆明理工大學;2015年

10 周佳林;新型核殼結(jié)構金納米材料用于腫瘤的近紅外光熱治療研究[D];浙江大學;2015年

  本文關鍵詞：油溶性核—殼結(jié)構稀土氟化物納米晶的制備及其在光波導放大器中的應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：299954