一种放大器光纤，包括： 介质基体的中心纤芯，掺杂有至少一种元素，以确保在光纤中传送的光信号的放大， 环绕中心纤芯的包层，适于限制在纤芯中传送的光信号， 金属纳米结构，适于在中心纤芯的介质基体中产生电子表面共振，所述电子表面 共振的波长对应于该元素的激发能级，以确保放大。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤领域，更特别地涉及一种适于放大传送的光信号 的放大器光纤。该放大器光纤能特别地用作高带宽传送线放大器或 用作激光器。本专利技术还涉及一种用于制造这样的光纤的方法。
技术介绍
放大器光纤和特别是摻杂有例如铒的稀土元素的光纤通常用于长距离光通信系统，以放大传送的光信号。这样的光纤用在EDFA (掺铒光纤放大器)中且具有由硅基体(matrix)组成的中心纤芯， 该硅基体包括铒纟参杂元素，可选与补充(complementary)纟参杂元素 组合，以使得改善放大成为可能。以本身公知的方式，在E D F A型光纤中的光学放大是通过向光纤 注入泵浦信号以激发掺杂元素的(Er3+)离子而工作。当光信号通过的光子来去激发(deexcitate)离子。因此该光信号被加倍。在EDFA 放大器的特定例子中，仅仅存在两个能用于光泵浦的波长，也就是 980 nm和1480 nm。 980 nm波长通常用于低噪声设备，但对应的吸 收窗口相对较窄；因此必须使用复杂且昂贵的稳定激光源。1480 nm 波长的吸收窗口较宽，但需要使用昂贵的非常大功率的激光器。因此已经寻找使用其他波长、特别是较短波长来对放大器光纤进 行泵浦。公知的解决方案包括使用在其吸收和发射谱中具有很大重 叠面积的共摻杂元素之间的能量转移。例如在镱和铒(Yb/Er)元素 之间的转移或在半导体元素和铒元素之间的转移。为了拓宽泵浦波长的吸收窗口而在镱和铒元素之间的能量转移， 已特别地在公开文献"Coherent effect of Er3+-Yb3+ co-doping onenhanced photoluminescence properties of Al2〇3 powders by sol-gel method" ( X丄Wang等人，Optical Materials 26 (2004) 253-259 )和 "Optical gain of single mode short Er/Yb doped fiber" ( Q. Wang等人， Opt. Express 12, 6192-6197 (2004))中描述。但是该解决方案限于相 对高的泵浦波长。为了减小泵浦波长而在半导体元素和铒之间的能量转移已特别 地在公开文献"Visble Wavelenth Emission in the Silica Glass Fiber Doped with Silicon Nano-particles" ( Songbae Moon等人，ECOC 06. parer We3, P33, proceedings vol 3, pi87-188 )和"Evidence of energy coupling between Si nanocrystals and Er m ion-implanted silica thin films" ( C.E. Chryssou等人，Applied Physics Letters, Vol. 75, No. 14, 4th October 1999 )中描述。但是该解决方案由于保持半导体元素而 在还原态(reduced state )的问题而受限。对于上述现有技术的两个解决方案，能量转移到铒原子的效率受 限于最接近的邻居，即在活性中心(active species )之间的几个纳米 的距离。因此存在对于允许使用减小的泵浦波长、特别是在可见范围内的 放大器光纤，以能使用低成本光源的需要。而且，在泵浦信号的功率和由Er"离子产生的发射之间的能量转 移限于大约40%。因此也寻找到通过提高由稀土离子产生的发射强 度、特别是依靠在该转移中涉及的离子之间的较长范围相互作用来 提高信号放大效率。出于这个目的，本专利技术提出利用设置在光纤的纤芯中或纤芯附近 的金属纳米结构的电子表面共振的现象，这被称为SPR或"表面等离 子体共振"。注入光纤的光信号将引起环绕纳米结构的电子云的振动；环绕纳米结构的自由电子随后可以与光纤的纤芯的介质基体 (dielectric matrix )共振。当共振波长对应于确保;改大的稀土元素的 激发能级时，确保了在泵浦信号和放大发射之间的能量转移。 电子表面共振SPR的现象已经被观测到了 。例^口， 7>开文献"Optical Properties of Gold Nanorings" (J. Aizpurua等人，Physical Review Letters, Vol 90, No. 5. 7th February 2003 )描述了设置在玻璃基体中的环形金纳米颗粒的光响应。而且,7>开文献"Surface plasmon polariton modified emission of erbium in a metallodielectric grating"( J. Kalkman等人，Applied Physics Letters, Vol 83， No. 1, 7th July 2003 ) 、 "Coupling of Er ions to surface plasmons on Ag" ( J. Kalkman等人，Applied Physics Letters, Vol 86， 2005,041113-1-3 )和"Plasmon-enhanced erbium luminescence" ( H. Mertens等人，Applied Physics Letters, vol. 89, 2006, 211107-1-3 )描述 了由设置在银纳米颗粒附近的铒离子发射的光强的增长。因此将热 效应限制在平面波导中是可能的。公开文献"Assessment of spectroscopic properties of erbium ions in a soda-lime silicate glass after silver-sodium exchange" ( A. Chiasera 等人，Optical Materials 27 (2005) 1743-1747 )还描述了在铒离子上的 纟艮纳米颗粒的效应。该^〉开文献表明^吏用乂人360 nm到750 nm的激 发波长是可能的，观测到由铒离子发射的光强的增长是可能的。但 是，由于在《艮的熔点和光纤的制造温度之间的不相容性，该解决方 案无法直接换位为光纤的应用。该电子表面共振SPR现象因此无法用于激发放大器光纤中的铒 离子。光纤的该制造限制对引入纳米结构的特性、尺寸和形状施加 了选择。而且，包括纳米颗粒的光纤在现有技术中是公知的。例如，文献 EP-A-1 347 545或WO-A-2007/020362描述了在光纤的纤芯中包括纳 米颗粒的光纤。在这些文献中描述的纳米颗粒包括稀土掺杂元素和 至少一种用于改进信号放大的元素，例如铝、镧、锑、叙、或其他。但是，这些文献没有描述金属纳米颗粒，以使在光纤的纤芯中产 生电子表面共振SPR现象成为可能。金属纳米颗粒已经被用于光学传感器。例如，文献US-A-6 608 716和US-A-7 123 359描述了包括掺杂的介质和多个用于形成不规则碎片形结构的聚集(aggregated)纳米颗粒的光学传感器。但本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种放大器光纤，包括： 介质基体的中心纤芯，掺杂有至少一种元素，以确保在光纤中传送的光信号的放大， 环绕中心纤芯的包层，适于限制在纤芯中传送的光信号， 金属纳米结构，适于在中心纤芯的介质基体中产生电子表面共振，所述电子表面 共振的波长对应于该元素的激发能级，以确保放大。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：E比罗夫，A帕斯图雷特，L加斯卡，C科莱，
申请(专利权)人：德雷卡通信技术公司，
类型：发明
国别省市：NL
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