综述：等离子体增强的S型弯曲基座式Nd3+掺杂TeO2-ZnO波导的光学性能

本工作报道了采用射频溅射（RF sputtering）和反应离子刻蚀（RIE）技术制备的Nd3+掺杂TeO2-ZnO（TZ）S型弯曲波导，通过引入金纳米颗粒（Au NPs）实现局域表面等离子体共振（LSPR），在1064 nm波段获得33%的光致发光增强和4.0 dB/cm的相对增益提升，为近红外（NIR）集成光放大器设计提供了新思路。

　　

Abstract
研究团队成功制备了基于Nd³⁺掺杂TeO₂-ZnO（TZ）薄膜的S型弯曲基座波导，通过引入金纳米颗粒（Au NPs）实现近红外1064 nm波段的等离子体增强效应。扫描电镜（SEM）显示波导结构完整，原子力显微镜（AFM）测得表面粗糙度仅0.5±0.3 nm。10 μm宽波导传播损耗低至1.0 dB/cm，而2-4 μm窄波导在Au NPs作用下获得约100%的增益提升。

Introduction
碲锌氧化物（TZ）玻璃因其高折射率、宽红外透射范围和低声子能量，成为稀土离子掺杂放大器的理想基质材料。研究团队创新性地将S型弯曲结构与等离子体增强效应结合，解决了传统硅基波导（SOI）难以实现有源集成的难题。前期工作已证实Au NPs可通过局域场增强效应显著提升Tm³⁺/Ag共掺系统的上转换效率（20）和Nd³⁺随机激光性能（25）。

Fabrication of S-bend pedestal waveguides
采用直接写入光刻技术在p型硅片上制备波导，S型弯曲结构设计包含250 μm横向偏移和968.25 μm总长度。通过射频共溅射在600 nm高 pedestal上沉积540 nm厚TZ薄膜，Au NPs粒径控制在28-30 nm。反应离子刻蚀（RIE）工艺使波导侧壁角度达到85°，有效降低模式泄漏。

Discussion of results
SEM显示实际波导宽度（4.5 μm）略大于设计值（4 μm），源于各向同性刻蚀工艺。AFM三维形貌图证实Au NPs均匀分布在波导核心层。光谱测试表明：

1. 10 μm宽波导传播损耗最低（1.0 dB/cm）
2. Au NPs使4 μm波导在1064 nm处增益达4.0 dB/cm
3. 内部增益分析显示所有样品均为正值

Conclusion
该工作首次在弯曲波导中实现等离子体增强的Nd³⁺发光，为高密度集成光子电路提供了新型有源器件方案。未来可通过优化Au NPs分布和波导曲率半径进一步降低传播损耗。