在光波导管中使用的包含稀土元素氧化物,氧化铝和氧化锆以及搀杂剂的玻璃制造技术

本发明专利技术提供光波导管。该光波导管包括在衬底的表面上的搀杂有稀土搀杂剂的玻璃，该玻璃包括（ａ）Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］，ＲＥＯ或Ｙ↓［２］Ｏ↓［３］中的至少其中之一，以及ＺｒＯ↓［２］或ＨｆＯ↓［２］中的至少其中之一，其中基于玻璃的总重量，玻璃重的至少８０％有选择地包括Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］，ＲＥＯ或Ｙ↓［２］Ｏ↓［３］中的至少其中之一，以及ＺｒＯ↓［２］或ＨｆＯ↓［２］中的至少其中之一；（ｂ）Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］，ＲＥＯ或Ｙ↓［２］Ｏ↓［３］中的至少其中之一，以及ＺｒＯ↓［２］或ＨｆＯ↓［２］中的至少其中之一，其中玻璃重的至少７０％有选择地包括Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］，ＲＥＯ或Ｙ↓［２］Ｏ↓［３］中的至少其中之一，以及ＺｒＯ↓［２］或ＨｆＯ↓［２］中的至少其中之一，并且基于玻璃总重，玻璃包括重量不超过２０％的ＳｉＯ↓［２］，和重量不超过２０％的Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］；或者（ｃ）基于玻璃总重，重量至少占４０％的Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］，和并非Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］的第一金属氧化物，其中Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］和第一金属氧化物有选择地占玻璃总重的至少８０％。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】,氧化铝和氧化锆以及搀杂剂的玻璃的制作方法
本专利技术涉及在光波导管中使用的稀土元素氧化物和氧化铝的玻璃。
技术介绍
光波导管在本领域中是已知的，它用于沿着希望的路径传输光信号。光波导管可以是平面形状或呈纤维的形式。这些光波导管典型的具有或者是沉积在衬底上的薄膜材料，或者是包层围绕的芯材料。该材料的形状和光特性适合形成光信号的波导路径。一些类型的光波导管还可以对输入到光波导管中的光波信号放大。通常，波导放大器泵激外相干光源，即激光，以便使电子进入高能带。一旦进入高能带，跃迁到低能带使得经过波导的光信号如被放大。生产小型高功率密度装置需要可使大量搀杂剂溶解在均匀介质中的材料。搀杂剂离子束限制硅玻璃的应用，硅玻璃应用场合采用低搀杂剂浓度，即，相对大型的装置。人们希望研制用于光信号处理，光信号放大，以及高功率密度激光应用的紧凑装置，以促进新的光波导材料的发展，该新材料可支持相比目前使用的玻璃较大的搀杂剂浓度。
技术实现思路
一方面，本专利技术提供光波导管。光波导管包括衬底和在衬底上的搀杂稀土玻璃，该玻璃包括(a)Al2O3，REO或Y2O3中的至少其中之一，以及ZrO2或HfO2中的至少其中之一，其中基于玻璃的总重量，玻璃重的至少80％有选择地包括Al2O3，REO或Y2O3中的至少其中之一，以及ZrO2或HfO2中的至少其中之一；(b)Al2O3，REO或Y2O3中的至少其中之一，以及ZrO2或HfO2中的至少其中之一，其中玻璃重的至少70％有选择地包括Al2O3，REO或Y2O3中的至少其中之一，以及ZrO2或HfO2中的至少其中之一，并且基于玻璃总重，玻璃包括重量不超过20％的SiO2，和重量不超过20％的B2O3；或者(c)基于玻璃总重，重量至少占40％的Al2O3，和并非Al2O3的第一金属氧化物，其中Al2O3和第一金属氧化物有选择地占玻璃总重的至少80％。另一方面，本专利技术提供一种光波导管，该光波导管包含具有芯材料和围绕芯材料的包层的玻璃纤维，其中芯材料包括搀杂有稀土搀杂剂的玻璃，其中玻璃包括(a)Al2O3，REO或Y2O3中的至少其中之一，以及ZrO2或HfO2中的至少其中之一，其中基于玻璃的总重量，玻璃重的至少80％有选择地包括Al2O3，REO或Y2O3中的至少其中之一，以及ZrO2或HfO2中的至少其中之一；(b)Al2O3，REO或Y2O3中的至少其中之一，以及ZrO2或HfO2中的至少其中之一，其中玻璃重的至少70％有选择地包括Al2O3，REO或Y2O3中的至少其中之一，以及ZrO2或HfO2中的至少其中之一，并且基于玻璃总重，玻璃包括重量不超过20％的SiO2，和重量不超过20％的B2O3；或者(c)基于玻璃总重，重量至少占40％的Al2O3，和并非Al2O3的第一金属氧化物，其中Al2O3和第一金属氧化物有选择地占玻璃总重的至少80％。另一方面，本专利技术提供包含光泵源的光放大器，该光泵源提供光泵光和连接以便从光泵源接收所述的光泵光的光波导管，其中所述光波导管包括掺杂有稀土搀杂剂的玻璃，其中玻璃包括(a)Al2O3，REO或Y2O3中的至少其中之一，以及ZrO2或HfO2中的至少其中之一，其中基于玻璃的总重量，玻璃重的至少80％有选择地包括Al2O3，REO或Y2O3中的至少其中之一，以及ZrO2或HfO2中的至少其中之一；(b)Al2O3，REO或Y2O3中的至少其中之一，以及ZrO2或HfO2中的至少其中之一，其中玻璃重的至少70％有选择地包括Al2O3，REO或Y2O3中的至少其中之一，以及ZrO2或HfO2中的至少其中之一，并且基于玻璃总重，玻璃包括重量不超过20％的SiO2，和重量不超过20％的B2O3；或者(c)基于玻璃总重，重量至少占40％的Al2O3，和并非Al2O3的第一金属氧化物，其中Al2O3和第一金属氧化物有选择地占玻璃总重的至少80％。另一方面，本专利技术提供在包括掺杂有稀土搀杂剂的玻璃的光波导管中有用的玻璃。其中该玻璃包括(a)Al2O3，REO或Y2O3中的至少其中之一，以及ZrO2或HfO2中的至少其中之一，其中基于玻璃的总重量，玻璃重的至少80％有选择地包括Al2O3，REO或Y2O3中的至少其中之一，以及ZrO2或HfO2中的至少其中之一；(b)Al2O3，REO或Y2O3中的至少其中之一，以及ZrO2或HfO2中的至少其中之一，其中玻璃重的至少70％有选择地包括Al2O3，REO或Y2O3中的至少其中之一，以及ZrO2或HfO2中的至少其中之一，并且基于玻璃总重，玻璃包括重量不超过20％的SiO2，和重量不超过20％的B2O3；或者(c)基于玻璃总重，重量至少占40％的Al2O3，和并非Al2O3的第一金属氧化物，其中Al2O3和第一金属氧化物有选择地占玻璃总重的至少80％。另一方面，本专利技术提供放大光信号的方法，其步骤包括(1)向包括搀杂有稀土掺杂剂的玻璃的光波导管输入光信号，其中玻璃包括(a)Al2O3，REO或Y2O3中的至少其中之一，以及ZrO2或HfO2中的至少其中之一，其中基于玻璃的总重量，玻璃重的至少80％有选择地包括Al2O3，REO或Y2O3中的至少其中之一，以及ZrO2或HfO2中的至少其中之一；(b)Al2O3，REO或Y2O3中的至少其中之一，以及ZrO2或HfO2中的至少其中之一，其中玻璃重的至少70％有选择地包括Al2O3，REO或Y2O3中的至少其中之一，以及ZrO2或HfO2中的至少其中之一，并且基于玻璃总重，玻璃包括重量不超过20％的SiO2，和重量不超过20％的B2O3；或者(c)基于玻璃总重，重量至少占40％的Al2O3，和并非Al2O3的第一金属氧化物，其中Al2O3和第一金属氧化物有选择地占玻璃总重的至少80％；以及步骤(2)向所述的光波导管施加泵激光，以便针对所述光波导向光输入信号提供光增益。附图说明图1是这里描述的光波导管的一个实施例的横截面图。图2是这里描述的光波导管的另一个实施例的横截面图。图3是这里描述的光波导管的另一个实施例的横截面图。图4是这里描述的光波导管的另一个实施例的横截面图。图5是这里描述的光波导管的另一个实施例的横截面图。图6是这里描述的光波导管的另一个实施例的横截面图。图7是本专利技术光波导放大器结构的一个实施例的示意图。具体实施例方式“稀土搀杂剂”指响应电子激发提供光发射的搀杂剂，且是不同于REO的材料。稀土搀杂剂包括铈，镨，钕，钷，钐，铕，钆，铽，镝，钬，铒，铥，镱，或它们的其它化合物，和其混合物；“玻璃”是指呈现玻璃转变温度的非晶形材料；“稀土氧化物”是指氧化铈(例如，CeO2)，氧化镝(例如Dy2O3)，氧化铒(例如Er2O3)，氧化铕(例如Eu2O3)，氧化钆(例如Gd2O3)，氧化钬(例如Ho2O3)，氧化镧(例如La2O3)，氧化镥(例如Lu2O3)，氧化钕(例如Nd2O3)，氧化镨(例如Pr6O11)，氧化钐(例如Sm2O3)，氧化铽(例如Tb2O3)，氧化钍(例如Th4O7)，氧化铥(例如Tm2O3)，以及氧化镱(例如Yb2O3)，和其化合物；以及“REO”是指稀土氧化物；“Tg”是指由不同的热分析确定的玻璃转变温度。波导管和放大器依照本专利技术的一实施例，图1是光波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光波导管，包括：衬底；以及在衬底表面上的搀杂稀土搀杂剂的玻璃，其中玻璃包括：（ａ）Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］，ＲＥＯ或Ｙ↓［２］Ｏ↓［３］中的至少其中之一，以及ＺｒＯ↓［２］或ＨｆＯ↓［２］中的至少其中之一，其中基于 玻璃的总重量，玻璃重的至少８０％有选择地包括Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］，ＲＥＯ或Ｙ↓［２］Ｏ↓［３］中的至少其中之一，以及ＺｒＯ↓［２］或ＨｆＯ↓［２］中的至少其中之一；（ｂ）Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］，ＲＥＯ或Ｙ↓［２］Ｏ↓［３］中的至少 其中之一，以及ＺｒＯ↓［２］或ＨｆＯ↓［２］中的至少其中之一，其中玻璃重的至少７０％有选择地包括Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］，ＲＥＯ或Ｙ↓［２］Ｏ↓［３］中的至少其中之一，以及ＺｒＯ↓［２］或ＨｆＯ↓［２］中的至少其中之一，并且基于玻璃总重，玻璃包括重量不超过２０％的ＳｉＯ↓［２］，和重量不超过２０％的Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］；（ｃ）基于玻璃总重，重量至少占４０％的Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］，和并非Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］的第一金属氧化物，其中Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］和第一金属氧化物有 选择地占玻璃总重的至少８０％。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克T安德森，肯顿D巴德，阿纳托利Z罗森夫兰茨，克雷格R沙尔特，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]