光纤或光导波路用玻璃、及其光纤和光放大器制造技术

本发明专利技术提供了一种用于光纤或光导波路的重金属氧化物掺铒玻璃、由该玻璃所制光纤或光导波路及采用这些元件的光放大器，该玻璃含有６０－８９ｗｔ％的选自Ｔｅ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｐｂ、Ｓｂ的任意一种或多种重金属氧化物，其中Ｅｒ↓［２］Ｏ↓［３］的含量为０．０５－１０ｗｔ％，为了加入ＯＨ基作为衰减剂，有０．５－１１ｗｔ％的各种氧化物以氢氧化物掺入。该玻璃还加入以其氧化物计为０．５－９．９５ｗｔ％的镱作为增感剂。本发明专利技术的玻璃解决了铒［４］↑Ｉ↓［１１／２］能级的激发态吸收（ＥＳＡ）问题和铒与增感剂镱之间所产生的新矛盾，减少了铒［４］↑Ｉ↓［１１／２］能级的激发态吸收（ＥＳＡ），提高了采用这些光学元件的光放大器的放大效率和放大带宽。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于光纤或光导波路的玻璃，由该玻璃所制的光纤或光导波路及采用该光纤或光导波路的光放大器。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供了一种用于光纤或光导波路的玻璃、一种光纤或光导波路及采用这些元件的光放大器，解决铒4I11/2能级的激发态吸收(ESA)问题和铒与增感剂镱之间所产生的新矛盾，减少铒4I11/2能级的激发态吸收(ESA)，提高光放大器的放大效率和放大带宽。本专利技术利用OH基在2900nm附近有非常强的吸收，并且这个吸收非常接近铒4I11/2能级到4I13/2能级的能级差，利用交叉弛豫(Cross Relax)原理，使被激发到铒4I11/2能级的光子快速非辐射迁移到4I13/2能级，而不是因铒4I11/2能级的激发态吸收(ESA)跃迁到4F7/2能级，解决铒4I11/2能级的激发态吸收(ESA)问题(见附图说明图1)，提高光放大器的放大效率和放大带宽。在解决了铒4I11/2能级的激发态吸收(ESA)问题之后，掺入增感剂镱使系统的吸收效率得到提高。然后用这种新开发的玻璃材料作成光纤或光导波路的芯料，最后采用该光学元件得到光放大器。本专利技术还提供了一种采用如上所述的重金属氧化物掺铒玻璃制成的光纤或光导波路，该玻璃含有60-89wt％的选自Te、Bi、Se、Pb、Sb的任意一种或多种重金属氧化物，其中Er2O3的含量为0.05-10wt％，为了加入OH基作为衰减剂，有0.5-11wt％的各种氧化物以氢氧化物掺入。该玻璃还可加入以其氧化物计为0.5-9.95wt％，优选0.5-9.95wt％的镱作为增感剂，此时铒的含量以其氧化物计为10-X wt％，其中的X为镱的含量。本专利技术还进一步提供了一种光放大器，其包括光隔离器、波分复用、连接用石英光纤、掺铒光纤、信号检测器和光纤激光器，该掺铒光纤由如上所述的重金属氧化物掺铒玻璃所制成，该玻璃含有60-89wt％的选自Te、Bi、Se、Pb、Sb的任意一种或多种重金属氧化物，其中Er2O3的含量为0.05-10wt％，为了加入OH基作为衰减剂，有0.5-11wt％的各种氧化物以氢氧化物掺入。该玻璃还可加入以其氧化物计为0.5-9.95wt％，优选0.5-9.95wt％的镱作为增感剂，此时铒的含量以其氧化物计为10-X wt％，其中的X为镱的含量。专利技术详述本专利技术提供了一种用于光纤或光导波路的重金属氧化物掺铒玻璃，该玻璃含有60-89wt％的选自Te、Bi、Se、Pb、Sb中的任意一种或多种，其中Er2O3的含量为0.05-10wt％，为了加入OH基作为衰减剂，有0.5-11wt％的各种氧化物以氢氧化物掺入。其中氢氧化物若少于0.5wt％效果不理想，高于11wt％则会因为OH基在1500nm附近2次高调波的光吸收影响该系统的量子效率。如上所述用于光纤或光导波路的重金属氧化物掺铒玻璃，在解决了铒4I11/2能级的激发态吸收(ESA)问题后，加入以其氧化物计为0.5-9.95wt％，优选0.5-9.95wt％的镱作为增感剂，以提高光放大器的放大效率和放大带宽，此时铒的含量以其氧化物计为10-X wt％，其中X为镱的含量。其中镱含量少于0.5wt％效果不理想，高于9.95wt％则会引起玻璃不稳定。以如上所述的重金属氧化物掺铒玻璃为原料，制成本专利技术的光纤或光导波路。本专利技术的光放大器包括光隔离器、波分复用、连接用石英光纤、掺铒光纤、信号检测器和光纤激光器，该掺铒光纤以如上所述的重金属氧化物掺铒玻璃为原料制成，该玻璃含有60-89wt％的选自Te、Bi、Se、Pb、Sb的任意一种或多种重金属氧化物，其中Er2O3的含量为0.05-10wt％，为了加入OH基作为衰减剂，有0.5-11wt％的各种氧化物以氢氧化物掺入。该玻璃还可加入以其氧化物计为0.5-9.95wt％，优选0.5-9.95wt％的镱作为增感剂，此时铒的含量以其氧化物计为10-X wt％，其中的X为镱的含量(见图2)。图2为光放大器结构示意图。其中，1信号，2光隔离器，3半导体光纤激光器，4波分复用，5石英光纤，6本专利技术掺铒光纤，7石英光纤，8光隔离器，9信号检测器。图3为光纤结构图。其中，10芯，11皮。图4为实施例1、3及普通石英中的铒的荧光光谱图。图5为实施例1的信号增益。图6为实施例1的杂音信号。以下所例举的实施例是为了更好地阐述本专利技术的效果，而不是为了限定本专利技术。对比例1对比例1与实施例1除了在制作芯玻璃时没有添加OH基(氧化物没有以氢氧化物形式引入)外，其他均与实施例1一样。在用150mW半导体光纤激光器激起时，从1525nm到1630nm广域波长内得到14dB的平坦信号放大。由此可见添加OH基，可以使广域信号增大10dB。实施例2将铒Er2O31.0wt％，镱Yb2O31.0wt％掺杂的玻璃板，其玻璃组成为Bi2O378.7wt％，SiO25.0wt％，WO34.5wt％，Ga2O37.8wt％，Al2O32.0wt％，Er2O31.0wt％，Yb2O31.0wt％。用高频f秒激光器刻出平面光导波路。此平面光导波路的比折射率差为0.9％。截止(Cut Off)波长960nm。光导波路长30cm。所有的连接处都形成光学抛光斜面并用光学粘结剂固定以减少光损失。用三位微调节台调节光导波路的位置。用150mW半导体光纤激光器激起时，从1525nm到1630nm广域波长内得到22dB的平坦信号放大。偏差为2dB，噪音信号小于5dB。对比例2对比例2与实施例2除了在制作芯玻璃板时没有添加OH基(氧化物没有以氢氧化物形式引入)外，其他均与实施例2一样。在用150mW半导体光纤激光器激起时，从1525nm到1630nm广域波长内得到11dB的平坦信号放大。实施例3将铒0.6wt％，镱4.0wt％掺杂的锑(Te)玻璃作为芯玻璃拉制成光纤，玻璃的组成为TeO252.5wt％，WO323.8wt％，Li2O 13.3wt％，PbO 3.8wt％，Na2O 2.0wt％(其中Na2O以NaOH引入)，Er2O30.6wt％，Yb2O34.0wt％。将拉成的光纤取50cm做为光放大器用，光纤的比折射率差为1.5％。截止波长960nm。光放大器示意图见图2。所有的连接处都形成光学抛光斜面并用光学粘结剂固定以减少光损失。用150mW半导体光纤激光器激起时，从1525nm到1630nm广域波长内得到25dB的平坦信号放大。偏差为2dB，噪音信号小于5dB。对比例3对比例3与实施例3除了在制作芯玻璃时没有添加OH基(氧化物没有以氢氧化物形式引入)外，其他均与实施例3一样。在用150mW半导体光纤激光器激起时，从1525nm到1630nm广域波长内得到14dB的平坦信号放大。由此可见添加OH基，可以使广域信号增大11dB。实施例4将铒Er2O31.0wt％，镱Yb2O31.0wt％掺杂的玻璃板，其玻璃组成为TeO253.9wt％，WO324.5wt％，Li2O 13.7wt％，PbO 3.9wt％，Na2O 2.0wt％(其中Na2O以NaOH引入)，Er2O31.0wt％，Yb2O31.0wt％。用高频f秒激光器刻出平面光导波路。此平面光导波路的比折射率差为0.8％。截止波长960nm。光导波路长30cm。所有的连接处都本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光纤或光导波路的重金属氧化物掺铒玻璃，该玻璃含有６０－８９ｗｔ％的选自Ｔｅ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｐｂ、Ｓｂ的任意一种或多种重金属氧化物，其中Ｅｒ↓［２］Ｏ↓［３］的含量为０．０５－１０ｗｔ％，并掺入０．５－１１ｗｔ％的ＯＨ基作为衰减剂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：彭波，
申请(专利权)人：彭波，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]