摘要:通過在溶膠.凝膠工藝中引入不同的有機改性硅先驅體,將激光染料PM567摻雜于鋯.有機改性硅酸鹽凝膠玻璃(Zr-ORMOSm)中.通過旋涂法,將所得的ZrORMOSIL溶膠旋涂在載波片上,并測量了薄膜的折射率和厚度。在紫外連續輻照下,以染料熒光強度下降的幅度來表征染料在介質中的光學穩定性。實驗結果表明:有機改性體的適當加入可提高染料的光穩定性,染料在乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)、甲基三乙氧基硅烷(MTEs)中,光穩定性較好。當zr的含量為25%或50%時,激光染料PM567具有較好的光穩定性。隨著zr含量的增加,波導薄膜的折射率增加。綜合考慮光穩定性和折射率,可對染料摻雜Zr-ORMOSIL波導薄膜的制備工藝進行優化。以Nd:YAG激光器作為光源,實現了激光染料摻雜Zr-ORMOSIL薄膜的動態分布反饋(DFB)的連續可調諧激光輸出。
1前言
因為溶膠.凝膠技術的多功能性和在集成光學上的潛在應用性【l】,平面光學波導成為最近的研究熱點。同時分布反饋具有結構緊湊、可調諧、輸出激光兼具窄線寬和短脈沖的特點,可以把調制器、開關、光波導和光源共同制作在一片單片機上。所以分布反饋結合平面波導在集成光學上是非常有效的裝置。因此,各國的材料科學家在這方面做了多方面的研究[2-6],促進了DFB平面波導型薄膜激光介質的進展。DFB的波導型激光器有著廣闊的應用前景。平面波導型薄膜激光介質的性能主要取決于薄膜介質的組成(無機基質,有機改性荊,有機光學活性物質)及其物化性能與光譜性能。
基質的折射率與色散是決定平面波導型薄膜激光介質性質的兩個重要因素。為了得到更高的折射率,可在ORMOSIL中摻入Ti,折射率可由摻入Ti的濃度來控制。Si02-Zr02-"元系統玻璃具有良好的熱穩定性和化學穩定性,折射率調控方便,紅外傳輸系數高等特性,是研制平面光波導器件的一類重要候選材料【丌。近年來摻Zr的薄膜也引起了研究者的興趣。摻zr的薄膜因具有以下性能,而更適合于作為光學活性波導【8】:(I)高的折射率可使含zr薄膜作為波導沉積在普通玻璃上;(2)Zr的價帶與導帶間的能帶寬比Ti大,故與Ti02不同,Zr02不會引起有機光學活性物質的催化分解。
同時,對于相同的摻雜染料,在不同的基質中表現出來的激光性能會有很大差異,近年來發展起來的有機改性硅酸鹽凝膠玻璃實現了有機.無機網絡復合,染料分子提供了良好的固態環境。已有多種有機改性硅先驅體如三甲氧基硅烷甲基丙烯酸丙醇酯TMSPM)和縮水甘油酯基氧基丙基三甲氧基硅烷(KH560)被引入到Zr-ORMOSIL體系中用于制備與集成光學等直接相關的材料與器件。但不同有機改性劑對Zr-ORMOSIL體系中染料分子的光穩定性的影響迄今還沒有得到系統的研究。
本實驗研究了染料雜化薄膜波導的制備工藝,系統研究了Zr含量和有機改性先驅體對染料光穩定性的影響,初步探索了其作為高穩定的DFB固態染料激光介質的可行性,為以后進一步的研究打下基礎。
2實驗過程
2.1樣品制備
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