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稀土掺杂光集成电路材料有望使通信设备小型化

来源:中国科学报 日期:2018-08-28 加入收藏

  
  现代通信系统通常利用光导纤维在设备内部或者设备之间传递信号。这些设备中的集成光路将多种功能结合进单个电路中。不过,信号传递需要长的光导纤维,从而使设备很难小型化。为解决这一问题,科学家开始测试平面型波导,而非长的光导纤维。

  在美国物理学会(AIP)出版集团所属《应用物理学杂志》上,英国利兹大学科研人员报告了针对一种玻璃的激光辅助研究。该研究展示了其作为一种宽带平面波导放大器材料的前景。这种材料通过将一类由锌、钠、碲制成的玻璃和稀土元素铒掺杂在一起获得。掺杂了铒的波导放大器本身已经受到关注,因为铒的电子跃迁发生在通信技术的标准波长1.5微米上。

  平面型波导引导光线沿着单一几何平面传播。研究人员采用了一种被称为超快激光等离子体掺杂的技术。该技术利用超快激光器将铒离子作为薄膜融入二氧化硅衬底。研究人员将高强度激光器瞄准掺杂了铒的玻璃表面。这会炸出一个微小的坑,并且产生由喷射材料羽流形成的薄膜。

  薄膜形成过程产生的测量结果聚焦这种玻璃的消融阈值。这个量描述了利用强激光辐照将原子或分子分离所需的最小能量。研究人员确定了这个系统的消融阈值如何受到激光束半径、激光脉冲数量以及铒离子掺杂剂浓度的影响。

  他们发现,消融阈值并不取决于制造设备所需的铒离子的低掺杂浓度。论文作者Thomas Mann表示,尽管该研究完全关注的是将铒离子作为掺杂剂,但“相关结果可适用于经过超快激光器处理的其他介质材料”。

  研究人员还分析了在玻璃中爆炸形成的小坑形状和特征。理解制造过程中产生的小坑的形态学,对于控制诸如有孔性、表面积以及材料散射或者吸收光线的能力等属性非常重要。
 
 

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