近日，電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院張丹教授團(tuán)隊(duì)與黑龍江大學(xué)化學(xué)化工與材料學(xué)院許輝教授團(tuán)隊(duì)合作，在有機(jī)光子器件及其集成技術(shù)領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，相關(guān)成果以“High-Gain of NdⅢComplex Doped Optical Waveguide Amplifiers at 1.06 and 1.31 µm Wavelengths based on Intramolecular Energy Transfer Mechanism”為題發(fā)表于Advanced Materials上，并被選為當(dāng)期卷首文章（frontispiece）。

稀土摻雜光波導(dǎo)放大器作為補(bǔ)償各類光損耗的重要光子器件，在集成光子芯片中應(yīng)用廣泛。這類器件一般采用激光器作為泵浦源，依靠稀土離子的本征吸收與輻射躍遷來實(shí)現(xiàn)光放大，然而，激光器泵浦容易造成波導(dǎo)的熱損傷以及稀土離子的上轉(zhuǎn)換發(fā)光，器件的商用化配套成本也高，且在硅光芯片中無法靈活放置，這些問題使得稀土摻雜光波導(dǎo)放大器在平面光子集成中的規(guī)模化應(yīng)用受限。因此，探索新的光放大機(jī)制與方法具有重要的科學(xué)研究意義與工程應(yīng)用價(jià)值。

張丹教授與許輝教授的這項(xiàng)研究工作以噻吩基三氟甲基乙酰丙酮（TTA）為陰離子配體，以含有二苯基膦氧基團(tuán)的XPO為中性配體，合成了釹配合物Nd(TTA)3(XPO)，通過有機(jī)配體與中心稀土釹離子的分子內(nèi)能量傳遞作用，實(shí)現(xiàn)了釹離子在兩個(gè)近紅外波長1.06 µm 和1.31 µm的高效發(fā)光；同時(shí)，設(shè)計(jì)并制備了適合材料的掩埋條形和倏逝波型兩種結(jié)構(gòu)的硅基光波導(dǎo)器件，采用低功率發(fā)光二極管（LED）替代傳統(tǒng)的激光器作為泵浦源，在1.06 µm波長處實(shí)現(xiàn)了22.5 dB/cm的光增益，這是目前有機(jī)光波導(dǎo)放大器在該波長的最高增益報(bào)道；同時(shí)，器件在1.31 µm波長處獲得了8.4dB/cm的光增益，這也是該類器件在光通信O波段實(shí)現(xiàn)高增益光放大的首次突破。

這項(xiàng)研究將分子內(nèi)能量傳遞理論與LED泵浦技術(shù)相結(jié)合，首次實(shí)現(xiàn)了器件在一個(gè)低功率LED泵浦下的近紅外波段雙波長的高增益。同時(shí)，大大降低了光波導(dǎo)放大器的商用化成本，適應(yīng)密集波分復(fù)用技術(shù)的發(fā)展趨勢，推動(dòng)了有機(jī)光波導(dǎo)放大器在硅光互聯(lián)與集成的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

該工作涉及信息光子、化學(xué)、物理等多學(xué)科交叉領(lǐng)域，電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院（國家示范性微電子學(xué)院）2021級(jí)碩士生林鑄良與黑龍江大學(xué)化學(xué)化工與材料學(xué)院博士生滿意為論文的共同第一作者，張丹教授和黑龍江大學(xué)許輝教授為共同通訊作者，這項(xiàng)工作得到了電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院張保平教授、于大全教授的悉心指導(dǎo)，由國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃信息光子技術(shù)重點(diǎn)專項(xiàng)（2021YFB2800500）、國家自然科學(xué)基金（61875170，61107023）、福建省自然科學(xué)基金（2022J01063）等項(xiàng)目資助，廈門大學(xué)為成果的第一完成單位。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202209239

(來源：廈門大學(xué)新聞網(wǎng))