エルビウムドープナノクリスタルとメチルメタクリレート（MMA）モノマーの共重合によって得られた複合ポリマーは、ポリマー光導波路増幅器の利得媒質として使用できる。装置の利得性能は、複合ポリマー中のナノ粒子濃度と密接に関連している。本研究では、高温熱分解法を用いてサイズ均一なβ⁃NaLu_50%Y_30%F₄∶18%Yb³⁺、2%Er³⁺ナノクリスタルを成功裏に合成した。ナノクリスタルのサイズは約16 nmで、不飽和基で表面修飾されているため、MMAと共重合してナノ粒子−ポリメチルメタクリレート（NPs⁃PMMA）ナノコンポジットを得ることができる。ナノ粒子のドープ濃度をそれぞれ0.1，0.15，0.25 mmolに調整し、異なる結合比率の複合ポリマーを3組作製した。下方変換発光スペクトルおよび透過スペクトルの分析から、結合したナノクリスタル濃度の増加に伴い、複合ポリマーの発光強度は徐々に増加したが、近赤外領域の光透過率はやや減少した。これら3組の複合ポリマ材料で作製した倒立型光導波路増幅器は、1550 nmにおいて、装置の相対利得がそれぞれ3、3.46、5.61 dB、挿入損失がそれぞれ19.20、25.00、26.53 dBであった。この結果は、高濃度ドープされた希土類ナノクリスタルが散乱損失の増加を引き起こすにもかかわらず、C帯における利得媒質の発光強度と装置の相対利得を効果的に向上させることを示している。本研究の実験では、ナノクリスタル濃度の増加による利得向上が散乱損失の増加を上回っていた。

エルビウムドープナノクリスタル; 複合ポリマー; 結合比率; 光導波路増幅器