0.324mmol), YbCl3(0.072mmol), ErCl3 (0.004mmol)和KF(3.5mmol)固體加入到燒瓶中攪拌溶解，再繼續(xù)強烈攪拌半小時。最后，將混合溶液轉移30mL聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應釜中，密封，置于200°C的烘箱中加熱I小時。降至室溫，獲得KMnF3核納米粒子。量取1mL油酸、5mL乙醇加入50mL燒瓶中，取12mmol KOH加入到5mL去離子水中攪拌混合充分溶解，將溶液加入燒瓶中，室溫下充分攪拌。稱取MnCI2(0.324mmol),YbCl3(0.072mmol)固體加入到燒瓶中攪拌，再加入上述獲得的核納米粒子，充分攪拌。加入KF(3.5mmol)，再繼續(xù)強烈攪拌半小時。最后，將混合溶液轉移30mL聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應釜中，密封，置于200°C的烘箱中加熱12小時，獲得紅色上轉換發(fā)光核-殼型 KMnF3:18mol % Yb3+, Imol % Er3+OKMnF3:2moI % Yb3+納米材料。圖1 為該核-殼型紅色上轉換發(fā)光納米粒子的透射電鏡照片，平均粒徑為65nm，尺寸分布均勻。
[0049](2)圖 2 為利用 980nm 的紅外光激發(fā) KMnF3:18mol % Yb3+, Imol % Er3+OKMnF3:2mol% Yb3+納米粒子獲得的上轉換發(fā)光光譜；從圖中可以看出在980nm的紅外光激發(fā)下，納米粒子在650nm處具有較強的上轉換發(fā)光。將KMnF3:18mol % Yb3+，Imol % Er3+OKMnF3:2mol% Yb3+紅色上轉換發(fā)光納米粒子(0.5g)與聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，5g)物理摻雜后獲得的粘稠復合聚合物。
[0050](3)利用步驟(2)中制備的復合聚合物為增益介質制備光波導放大器。圖3為利用鋁掩膜刻槽的方法制備復合聚合物光波導的示意圖。首先，在表面生長有2 μπι厚二氧化硅的硅襯底上用3000轉/分的轉速旋涂PMMA(商用，分子量為20000)薄膜，旋涂時間為30秒，并在120°C下固化2小時，得到下包層薄膜。在下包層薄膜上蒸發(fā)鋁膜，鋁膜的厚度為80nm，并在其上涂覆BP212光刻膠(厚度3 μ m)。將此樣品置于光刻機上，用365nm紫外光進行照射(掩膜版的形狀為條形直波導，尺寸是1cmXlOcm，透光區(qū)即形成長條形直波導圖案的區(qū)域寬度為7 μπι)，曝光時間為7秒，從而將長條形直波導放大器圖形轉移到光刻膠上。去除掩膜版，將曝光后的樣品用NaOH的水溶液(NaOH與去離子水的配比為0.5g:10mL)進行顯影，顯影時間是60秒，通過顯影將波導上面的已曝光的光刻膠和其下面的鋁膜去除，露出PMMA聚合物薄膜。然后再在氧氣條件下進行感應耦合等離子體(ICP)刻蝕，在露出PMMA聚合物薄膜上得到PMMA凹槽(凹槽的深度與下包層厚度相同，為4 μm。因為光刻膠也為有機物，在這個過程中由于掩膜版的遮擋而未曝光的光刻膠會被刻蝕掉)，再在NaOH水溶液中腐蝕掉先前被未曝光光刻膠覆蓋的鋁膜。然后再旋涂步驟(2)制備的復合聚合物填充凹槽作為波導放大器芯層，轉速3000轉/分，旋涂時間為30秒，在并在100°C下固化2.5小時，制備倒脊形光波導放大器。再在器件上用3000轉/分的轉速旋涂PMMA (商用，分子量為20000)薄膜，旋涂時間為30秒，并在120°C下固化2小時，得到4 μπι厚的上包層薄膜，從而完成光波導放大器件的制備。圖4為以KMnF3:18moI % Yb3+，Imol % Er3+OKMnF3:2mol% Yb3+納米粒子摻雜的復合聚合物為增益介質的制備光波導放大器的端面掃描電鏡照片。從圖中可以看出倒脊形光放大器的端面為9 μπιΧ4 μπι。圖5為該器件在980nm紅外光的栗浦下，發(fā)出紅色上轉換發(fā)光。從頂端可以看出器件對上轉換紅光有明顯的導光作用。圖6為不同功率的980nm紅外光栗浦下，利用步驟(2)中的紅色上轉換復合聚合物制備的光放大器在650nm處獲得的相對增益曲線，獲得的最大增益為3.7dB/cm。
[0051]實施例2
[0052](I)利用溶劑熱法通過異質核誘導制備綠色上轉換發(fā)光核-殼型Ct-NaYF4/β-NaLuF4:Yb, Er納米粒子。其中殼層中敏化劑離子Yb3+的摩爾摻雜量為18%，發(fā)光中心離子為Er3+，摩爾摻雜濃度為20Z0o量取20mL油酸、1mL乙醇和2mL去離子水攪拌混合。稱取0.6g NaOH固體加入到混合溶液中，攪拌至充分溶解，獲得澄清的溶液A。稱取0.5mmol的YCl3.6Η20固體，溶解在4mL去離子水中。將此溶液滴加進混合溶液A中，強力攪拌半小時，獲得溶液B。稱取2mmol KF.2H20固體，充分溶解在4mL的去離子水中，將其滴加進溶液B中，繼續(xù)攪拌半小時。最后，將混合溶液平均轉移至兩個30mL聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應釜中，密封，置于160°C的烘箱中加熱8小時，獲得a -NaYF4核納米粒子。量取1mL油酸、5mL乙醇和ImL去離子水充分攪拌，加入0.3g NaOH固體，在10mL燒杯中攪拌至溶液澄清透明。將第一步得到核納米粒子混合液13mL加入其中，攪拌半小時。稱取化學計量比的YCl3.6H20、YbCl3.6H20、ErCl3.6H20(Y: Yb:Er = 80:18:2)共計 0.25mmol，溶解于 2mL 水中，滴加入燒杯。稱取2mmoI的KF.2H20固體溶解在2mL水中，滴加進燒杯中，繼續(xù)攪拌半小時。分裝進兩個有聚四氟乙烯的高壓反應釜，置于160°C的鼓風烘箱中加熱8小時。獲得表面修飾不飽和雙鍵的核-殼NaYF4/NaLuF4:18% Yb, 2% Er納米粒子。圖7為利用溶劑熱法制備的表面修飾不飽和雙鍵的核-殼型NaYF4/NaLuF4:18% Yb, 2% Er納米粒子的透射電鏡照片，平均粒徑為15nm，尺寸分布均勻。圖8為利用980nm的紅外光激發(fā)a -NaYF4/β -NaLuF4: Yb，Er納米粒子獲得的上轉換發(fā)光光譜，在540nm有很強的上轉換發(fā)射。
[0053](2)NaYF4/NaLuF4:18% Yb, 2% Er納米粒子與甲基丙烯酸甲酯(MMA)單體共聚。在干凈并干燥的50mL圓底單口燒瓶中加入0.0lg自由基引發(fā)劑偶氮二異丁腈(AIBN)，2mL乙酸丁酯，1g MMA單體。在水冷回流的條件下，在65°C恒溫水浴中進行預聚合，反應I小時。乙酸丁酯的量可在0-6mL之間調節(jié)，隨著乙酸丁酯的量增加，預聚合時間增長。將0.1mmol納米粒子分散在4mL乙酸丁酯中加入到預聚合的溶液中，溫度升高至80°C，反應時間為45分鐘，溶液由略微渾濁的初始狀態(tài)變?yōu)橥耆该鞒吻宓恼吵硪后w，結束反應。圖9為核-殼型NaYF4/NaLuF4:18% Yb, 2% Er納米粒子與甲基丙烯酸甲酯(MMA)單體共聚后獲得的澄清粘稠復合聚合物，可以看出其透明性良好，復合聚合物的聚合度為50%。
[0054](3)利用步驟(2)中制備的復合聚合物制備光波導放大器。利用此復合聚合物通過與實施例1中相同的方法制備了光波導放大器。首先，在表面生長有2 μπι厚二氧化硅的硅襯底上用3000轉/分的轉速旋涂PMMA (商用，分子量為20000)薄膜，旋涂時間為30秒，并在120°C下固化2小時，得到下包層薄膜。在下包層薄膜上蒸發(fā)鋁膜，鋁膜的厚度為80nm，并在其上涂覆BP212光刻膠(厚度3 μ m)。將此樣品置于光刻機上，用365nm紫外光進行照射(掩膜版的形狀為條形直波導，尺寸是1cmXlOcm，透光區(qū)即形成長條形直波導圖案的區(qū)域寬度為7 μ m)，曝光時間為7秒，從而將長條形直波導放大器圖形轉移到光刻膠上。去除掩膜版，將曝光后的樣品用NaOH的水溶液(NaOH與去離子水的配比為0.5g:100mL)進行顯影，顯影時間是60秒，通過顯影將波導上面的已曝光的光刻膠和其下面的鋁膜去除，露出PMMA聚合物薄膜。然后再在氧氣條件下進行感應耦合等離子體(ICP)刻蝕，在露出PMMA聚合物薄膜上得到PMMA凹槽(凹槽的深度與下包層厚度相同，為4 μ m。因為光刻膠也為有機物，在這個過程中由于掩膜版的遮擋而未曝光的光刻膠會被刻蝕掉)，再在NaOH水溶液中腐蝕掉先前被未曝光光刻膠覆蓋的鋁膜。然后再旋涂步驟(2)制備的復合聚合物填充凹槽作為波導放大器芯層，轉速3000轉/分，旋涂時間為30秒，在并在100°C下固化2.5小時，制備倒脊形光波導放大器。再在器件上用3000轉/分的轉速旋涂PMMA (商用，分子量為20000)薄膜，旋涂時間為30秒，并在120°C下固化2小時，得到4 μ m厚的上包層薄膜，從而完成光波導放大器件的制備。圖10為以表面修飾不飽和雙鍵的核-殼型NaYF4/NaLuF4:18% Yb, 2% Er納米粒子摻雜的復合聚合物為增益介質的制備光波導放大器及光波導器件在980nm激光的激發(fā)下測量540nm處光放大時的照片。能夠清晰看到綠色的光波導發(fā)光。利用實施例2中的復合聚合物制備的光放大器在540nm處獲得的相對增益為5dB/cm0
[0055]實施例3
[0056](I)利