近日，廈門大學電子科學與技術學院張丹教授團隊與黑龍江大學化學化工與材料學院許輝教授團隊合作，在有機光子器件及其集成技術領域取得突破性進展，相關成果以“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，并被選為當期卷首文章（frontispiece）。

稀土摻雜光波導放大器作為補償各類光損耗的重要光子器件，在集成光子芯片中應用廣泛。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現(xiàn)光放大，然而，激光器泵浦容易造成波導的熱損傷以及稀土離子的上轉換發(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放大器在平面光子集成中的規(guī)?；瘧檬芟?。因此，探索新的光放大機制與方法具有重要的科學研究意義與工程應用價值。

張丹教授與許輝教授的這項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的XPO為中性配體，合成了釹配合物Nd(TTA)3(XPO)，通過有機配體與中心稀土釹離子的分子內能量傳遞作用，實現(xiàn)了釹離子在兩個近紅外波長1.06 μm 和1.31 μm的高效發(fā)光；同時，設計并制備了適合材料的掩埋條形和倏逝波型兩種結構的硅基光波導器件，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波長處實現(xiàn)了22.5 dB/cm的光增益，這是目前有機光波導放大器在該波長的最高增益報道；同時，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波段實現(xiàn)高增益光放大的首次突破。

這項研究將分子內能量傳遞理論與LED泵浦技術相結合，首次實現(xiàn)了器件在一個低功率LED泵浦下的近紅外波段雙波長的高增益。同時，大大降低了光波導放大器的商用化成本，適應密集波分復用技術的發(fā)展趨勢，推動了有機光波導放大器在硅光互聯(lián)與集成的產業(yè)化發(fā)展。

該工作涉及信息光子、化學、物理等多學科交叉領域，電子科學與技術學院（國家示范性微電子學院）2021級碩士生林鑄良與黑龍江大學化學化工與材料學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許輝教授為共同通訊作者，這項工作得到了電子科學與技術學院張保平教授、于大全教授的悉心指導，由國家重點研發(fā)計劃信息光子技術重點專項（2021YFB2800500）、國家自然科學基金（61875170，61107023）、福建省自然科學基金（2022J01063）等項目資助，廈門大學為成果的第一完成單位。