高掺铒硅基氧化钽脊形光波导

陈朝夕; 温浩康; 于浩; 李彬; 胡军; 郭天娥; 马小玲; 华平壤

doi:10.3788/IRLA201746.0821002

高掺铒硅基氧化钽脊形光波导

doi: 10.3788/IRLA201746.0821002

1.
天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津 300072;
2.
天津科技大学应用文理学院,天津 300457

详细信息

作者简介:
陈朝夕(1992-),男,硕士生,主要从事集成光电子学方面的研究。Email:ZXChen@tju.edu.cn

中图分类号: TN252

Silicon-based tantalum pentoxide ridge waveguide with high erbium concentration

1.
School of Precision Instruments and Opto-electronics Engineering,Tianjin University,Tianjin 300072,China;
2.
Applied Liberal Arts College,Tianjin University of Science & Technology,Tianjin 300457,China

摘要: 首次提出了采用Er-Ta共溅、高温退火的方法，在硅基二氧化硅表面制备高掺铒氧化钽（Er：Ta2O5）薄膜。利用棱镜耦合仪分析了铒掺杂浓度对Er：Ta2O5薄膜的折射率的影响，结果表明：Er：Ta2O5薄膜的折射率随着Er掺杂浓度的增加而略微降低，且所制备的薄膜没有明显的各向异性。在此基础上，成功制备出Er掺杂浓度分别为0、2.5、5、7.5 mol%的硅基Er：Ta2O5脊形波导，波导在1 550 nm波段可实现单模传输，通过截断法得到波导在1 600 nm波长处的传输损耗分别为0.6、1.1、2.5、5.0 dB/cm。在所制备的Er：Ta2O5薄膜中，尽管没有发现Er2O3结晶析出，但薄膜中的Er3+会影响Ta2O5晶体的结晶程度，进而增加波导的传输损耗。最终文中制备的掺杂浓度为2.5 mol%的硅基Er：Ta2O5脊形波导通过980 nm激光泵浦，在1 531 nm信号波长下达到了3.1 dB/cm的净增益。
- 集成光学 /
- 铒掺杂 /
- 氧化钽薄膜 /
- 脊形波导
Abstract: High Erbium-doped tantalum pentoxide (Er:Ta2O5) films with different Er-doping concentrations was fabricated on silica-on-silicon substrate. The fabricating method of Er-Ta co-sputtering and following thermal oxidation was first proposed. The influence of high Er-doping concentration on refractive index of Er:Ta2O5 films was evaluated by prism coupler. The results indicate that the refractive index of Er:Ta2O5 films decreases slightly while Er-doping concentration increases and the films do not show anisotropy obviously. On this basis,0, 2.5, 5, 7.5 mol% Er-doped Ta2O5 ridge waveguides were successfully fabricated on Si substrate. The waveguides were observed to be single-mode at 1 550 nm wavelength. Propagation loss of 0.6, 1.1, 2.5, 5.0 dB/cm at 1 600 nm wavelength was estimated using cut-off method, respectively. Although no crystallization of Er2O3 was found among the fabricated Er:Ta2O5 films, Er3+ could affect the crystallinity of Ta2O5 and then increase the propagation loss of the waveguide. Finally net optical gain of 3.1 dB/cm at 1 531 nm was demonstrated in a 2.5 mol% Er:Ta2O5 ridge waveguide when pumped with 980 nm laser.
- integrated optics /
- Erbium-doping /
- tantalum pentoxide film /
- ridge waveguide

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高掺铒硅基氧化钽脊形光波导

doi: 10.3788/IRLA201746.0821002

作者简介:
陈朝夕(1992-),男,硕士生,主要从事集成光电子学方面的研究。Email:ZXChen@tju.edu.cn

Silicon-based tantalum pentoxide ridge waveguide with high erbium concentration

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高掺铒硅基氧化钽脊形光波导

doi: 10.3788/IRLA201746.0821002

1. 天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津 300072;

2. 天津科技大学应用文理学院,天津 300457

作者简介:
陈朝夕(1992-),男,硕士生,主要从事集成光电子学方面的研究。Email:ZXChen@tju.edu.cn

English Abstract

Silicon-based tantalum pentoxide ridge waveguide with high erbium concentration

1. School of Precision Instruments and Opto-electronics Engineering,Tianjin University,Tianjin 300072,China;

2. Applied Liberal Arts College,Tianjin University of Science & Technology,Tianjin 300457,China

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doi: 10.3788/IRLA201746.0821002

作者简介: 陈朝夕(1992-),男,硕士生,主要从事集成光电子学方面的研究。Email:ZXChen@tju.edu.cn

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高掺铒硅基氧化钽脊形光波导

doi: 10.3788/IRLA201746.0821002

1. 天津大学 精密仪器与光电子工程学院,天津 300072; 2. 天津科技大学 应用文理学院,天津 300457

作者简介: 陈朝夕(1992-),男,硕士生,主要从事集成光电子学方面的研究。Email:ZXChen@tju.edu.cn

English Abstract

Silicon-based tantalum pentoxide ridge waveguide with high erbium concentration

1. School of Precision Instruments and Opto-electronics Engineering,Tianjin University,Tianjin 300072,China; 2. Applied Liberal Arts College,Tianjin University of Science & Technology,Tianjin 300457,China

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作者简介:
陈朝夕(1992-),男,硕士生,主要从事集成光电子学方面的研究。Email:ZXChen@tju.edu.cn

1. 天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津 300072;

2. 天津科技大学应用文理学院,天津 300457

作者简介:
陈朝夕(1992-),男,硕士生,主要从事集成光电子学方面的研究。Email:ZXChen@tju.edu.cn

1. School of Precision Instruments and Opto-electronics Engineering,Tianjin University,Tianjin 300072,China;

2. Applied Liberal Arts College,Tianjin University of Science & Technology,Tianjin 300457,China