本发明专利技术涉及一种放大光信号的掺杂铒的氟磷酸盐玻璃，按１００重量份计，其组成含有Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］１５－４０，Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］０－５，ＭｇＯ０－９，ＣａＯ０－９，ＳｒＯ０－９，ＢａＯ０－４５，ＡｌＦ↓［３］５－２５，ＭｇＦ↓［２］０－１０，ＣａＦ↓［２］０－２５，ＳｒＦ↓［２］０－２５，ＢａＦ↓［２］０－２０，ＫＨＦ↓［２］０－２，Ｋ↓［２］ＴｉＦ↓［６］０－２和高达１０重量份Ｅｒ↓［２］Ｏ↓［３］。与外形玻璃相比，本发明专利技术玻璃在１５５０ｎｍ带宽具有高的增益和很平的增益谱。这些玻璃尤其适合在ＷＤＭ和相似用途中的作为光纤或平面光放大。（*该技术在2018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】
本专利技术总体上涉及光信号放大器领域，具体涉及用作在1.55微米波长附近运行的光信号放大器的氟磷酸盐玻璃组合物。专利技术的背景光信号放大器已被迅速用于光通讯网络，特别被用于长距离使用光纤的网络中。尽管现代石英基光纤在1.55微米窗一般表现出相对低的损耗，但是它们存在一定的损耗并且随距离的增加该损耗逐渐累积。为减少这种衰减，使用光电元件放大信号强度。这些元件需要将光信号转变成电信号。随后使用已知的放大技术将电信号放大，再转换成光信号以继续传输。光信号放大器无需光电转换信号就可放大光信号。在光放大器中，减弱的光信号被导入掺杂稀土元素离子的放大介质部分。来自外部光源(通常是半导体激光器)的光线激发该放大介质，将稀土原子激发至较高的能级。以信号波长进入放大介质的光线进一步激发受激的稀土离子，以与信号脉冲相同位相的信号波长光线的方式释放过量的光子能量，从而放大光信号。一种类型的光放大器使用一段掺杂铒的光纤。掺杂铒的光纤放大器(EDFA)通常掺杂100-500ppm量级的铒离子。常见的EDFA光纤长度为10-30m，它取决于特定用途要求的增益。在某些用途中，使用10-30m长度的光纤是不切实际的。已开发出平面形光放大器用于很狭窄的空间。平面放大元件的适用长度一般不超过10厘米。为了达到与10-30m长度的EDFA相同的放大效果，平面放大器需要放大介质含有更高浓度的铒离子，其含量高达4-7重量％。但是，在已知类型的光放大介质中，在铒离子浓度较高时会产生多个增益损耗机理，包括离子聚集并协同同一的升频转换(浓度淬灭)。由于铒离子未很好地溶解在石英基质中，因此铒离子会聚集，在聚集区进行能量转移。另外，在较高的铒离子浓度时，离子与离子的相互作用变得更为明显。产生的能量升频转换淬灭转化的离子。铒离子能量被消耗在聚集和淬灭过程中，因此不能被用于所需的光子放大过程。结果，较高的铒离子浓度使放大介质的量子效率快速下降，使放大器增益随之下降。此外，已知的石英基掺杂铒的放大器表现出明显的增益谱不均匀性。在宽的带宽缺乏平的增益谱会导致多个问题。例如，极短的光脉冲具有相对宽的能谱，如果增益谱不是平的则不能精确地进行放大。另外，在较大带宽用途(如波分多路转接(WDM))中，光纤从数个分别使用不同光载带频率的光发送机接受数据调制光信号。如果在运行的波长范围内光放大器的增益谱不是平的，则在增益峰的载带频率会饱和，而在该峰周围和峰谷处载带信号不能明显放大。以前使增益平整所作的努力主要依靠无源或有源地过滤增益谱的高增益特性。但是，这要求具体的放大器和过滤器相当匹配并且必须解决增益谱的时间上的变化问题。专利技术的概述本专利技术涉及一组特别适用于制造光信号放大器的玻璃。这些玻璃掺杂高浓度(高达10重量％)的氧化铒而仅有细微的浓度淬灭性能。这些玻璃还表现出较高的荧光效率，具有比已知的硅酸盐和氟锆酸盐玻璃更均匀的放大特性。这些玻璃提供高且平的放大特性，特别适用于在1.55微米光波长窗进行光放大，并且特别适用于作为波分多路转接(WDM)体系。本专利技术一个方面涉及～组玻璃，尤其是氟磷酸盐玻璃，它特别适合高浓度的稀土离子。本专利技术的一个目的是提供一种掺杂氧化铒离子的氟磷酸盐玻璃介质，它用于光放大器中在1.55微米附近的光波长窗提供平且高的增益。本专利技术氟磷酸盐玻璃包括高浓度的铒离子(即接近10重量％)并形成与ZBLAN<->相似的更均匀的增益谱，比典型的硅酸盐和磷酸盐玻璃组合物有明显的改进。本专利技术涉及一组用于光放大的玻璃，它包括基本不含氧化硅的氟磷酸盐玻璃介质，按100重量份下列组分(氟化玻璃即用作光纤的氟化玻璃，它含有氟化物ZrF4、BaF2、LaF3、AlF3和NaF)计，它掺杂高达10重量份，较好0.01-10重量份氧化铒P2O515-40 MgF20-10Al2O30-5 CaF20-25MgO 0-9 SrF20-25CaO 0-9 BaF20-20SrO 0-9 KHF20-2BaO 0-45 K2TiF60-2AlF35-25较好的是，本专利技术氟磷酸盐玻璃具有一个组成，以重量份计它包括P2O516.9-24.0 MgF20-7.5Al2O31.6-3.2CaF20-18.7MgO0-5.0 SrF20-19.7CaO0-5.1 BaF21.5-11.3SrO0-8.5 KHF20-1.3BaO2.7-43.2 K2TiF60-0.6AlF39.5-19.3本专利技术氟磷酸盐玻璃还可共掺杂高达15重量份的Yb2O3作为敏化剂以便在980nm附近提高激发效率。本专利技术氟磷酸盐玻璃的折射率较好约1.48-1.58。本专利技术另一方面涉及一种用于约1.55微米波段的掺杂铒的光放大器，该放大器的光放大介质包括基本不含氧化硅的氟磷酸盐玻璃组合物，除100重量份其它组分以外，该组合物还包括约0.01-10重量份Er2O3。本专利技术光放大器可以是平面型光放大器或单模光纤型光放大器。本专利技术光放大器包括氟磷酸盐玻璃，按100重量份下列组分计它掺杂高达10重量份，较好0.01-10重量份氧化铒P2O515-40 MgF20-10Al2O30-5CaF20-25MgO 0-9SrF20-25CaO 0-9BaF20-20SrO 0-9KHF20-2BaO 0-45 K2TiF60-2AlF35-25用作光放大器的本专利技术氟磷酸盐玻璃还可掺杂高达15重量份的Yb2O3作为敏化剂以便在980nm附近提高激发效率，它的折射率较好约1.48-1.58。本专利技术光放大器尤其适用于波分多路转接(WDM)体系。附图简述由下面参照附图的详细描述可得知本专利技术的其它特点和优点，这些描述仅用于说明。附图中，附图说明图1和图2为说明二元硅酸盐玻璃的浓度淬灭对荧光寿命和效率的典型性能曲线；图3和图4为说明本专利技术氟硅酸盐玻璃的荧光寿命和效率的曲线；图5为说明典型石英基玻璃的增益形状与波长的关系曲线；图6为说明典型的ZBLAN玻璃的增益形状与波长的关系曲线；图7-9为本专利技术氟磷酸盐玻璃的增益形状与波长的关系曲线。专利技术的详细描述本专利技术涉及一组特别适用于照明(lighting)、光学和电子学用途的玻璃。该玻璃的独特特性使之尤其适合制造光信号放大器。这些玻璃的一个特征是其基本不含二氧化硅。铒离子不能很好地溶解在石英基质中，从而造成离子聚集并使增益作用下降，因此除去石英基质能防止离子聚集，从而保持过量的离子光子能量用于放大。本专利技术玻璃含有相对高浓度的P2O3。本专利技术涉及一组用于光放大的玻璃，它包括基本不含氧化硅的氟磷酸盐玻璃介质，按100重量份其它组分计，它掺杂高达10重量份氧化铒。表1列出了本专利技术氟磷酸盐玻璃的主要组分范围。表1(重量份)P2O515-40 MgF20-10Al2O30-5CaF20-25MgO 0-9SrF20-25CaO 0-9BaF20-20SrO 0-9KHF20-2BaO 0-45 K2TiF60-2AlF35-25本专利技术掺杂铒的玻璃组还可含有约0.01-15重量份Yb2O3作为敏化剂以增加980nm附近的激发效率。表2列出了本专利技术玻璃的较窄的较好的氧化物组成。在该较窄的范围内可获得最佳的光信号放大器性能及其制造性能。表2(重量本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于增益高且平的１．５５微米光放大器的氟磷酸盐玻璃，其特征在于按１００重量份下列组分计，它含有０．０１－１０重量份Ｅｒ↓［２］Ｏ↓［３］：Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］ １５－４０ ＭｇＦ↓［２］ ０－１０Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］ ０－５ ＣａＦ↓［２］ ０－２５ＭｇＯ ０－９ ＳｒＦ↓［２］ ０－２５ＣａＯ ０－９ ＢａＦ↓［２］ ０－２０ＳｒＯ ０－９ＫＨＦ↓［２］ ０－２ＢａＯ ０－４５ Ｋ↓［２］ＴｉＦ↓［６］ ０－２ＡｌＦ↓［３］ ５－２５。
【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：M普拉萨斯，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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