近日，我系张丹教授团队在硅光放大领域取得重要研究进展，在国际顶级期刊《Advanced Science》，《Advanced Optical Materials》，《Journal of American Chemical Society》发表系列研究成果。
稀土掺杂光波导放大器是片上光子集成的重要器件之一，可以和光开关、调制器、微环、探测器等各种有源/无源光子器件集成在一起，补偿光子集成芯片的光损耗。然而，这类器件存在激光泵浦造成的波导热损伤、稀土离子上转换发光、商用化成本高等问题，限制了其在光通信核心芯片的规模化应用。基于此，张丹教授团队与黑龙江大学许辉教授团队合作，制备了具有高效近红外发光性能的系列稀土铒、钕配合物，揭示了配体与中心稀土离子的分子内能量传递机理，解决了低功率泵浦实现光增益的技术瓶颈问题，开发的硅基稀土掺杂光波导放大器具有成本低廉、环境友好、增益出色的特点，特别适用于高密度光子集成芯片的光损耗补偿。
成果一：研制了基于一维铒配位链掺杂的硅基聚合物光波导放大器，在1.53 μm 、1.55 μm两个近红外波长分别实现了10.5和 8.5 dB/cm 的高增益。
开发了一维铒配位链[Er(DBTTA)3(FDPO)]n，通过磷氧化物配体桥接来提高局部Er3+离子浓度和辐射效率，以及配体到Er3+的链内能量迁移效率；采用与CMOS兼容的半导体工艺，制备了硅基掺铒光波导放大器，通过调控波导截面尺寸的方法提高1.5 μm信号光与365 nm LED泵浦光光场的重叠，在截面尺寸为2 × 3 μm2，长度为1cm的波导中，实现了1.53 和1.55 μm波长光增益。
，我系2021级硕士生史晓武与黑龙江大学化学化工与材料学院博士生满意为论文的共同第一作者，张丹教授和黑龙江大学许辉教授为共同通讯作者。</p>
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<p><strong> 成果二：</strong>研制了基于单核铒配合物的硅基光波导放大器，获得了光通信C波段11.6 dB/cm的增益，该器件增益是目前报道的掺铒配合物光波导放大器的最高增益。</p>
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<p> 构建了一种单核铒配合物Er(DBTTA)3(DBFDPO) ，依靠膦氧基配体 DBFDPO 具有配位能力的氧原子，抑制溶剂效应导致的激发态结构松弛，增强配体到Er3+离子的能量传递效率；制备了基于该单核铒配合物硅基聚合物光波导放大器，在截面尺寸为4 × 4 μm2的波导中，实现了C波段8.2 dB cm−1的相对增益；通过添加铝反射镜的方法，进一步提升了器件对LED泵浦光的吸收效率，将相对增益和内增益分别提高至11.6 和7.4 dB cm−1 。</p>
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