一种用于发射或放大信号的器件，包括：具有折射率ｎｃ的固体纤芯（２）的光纤（１），由掺杂有诸如铒、镱或钕等稀土元素的硅石玻璃构成，所述纤芯由包括至少一对硅石层的光学覆盖层（３、４、５、６、７、８）包围，所述硅石层的对由用第二外层（４）覆盖的第一内层（３）构成，所述第一内层（３）具有大于纤芯（２）的折射率ｎｃ的折射率。所述光纤（１）包括在纤芯（２）周围的几对硅石层（３，４；５，６；７，８），每一对包括具有折射率ｎｉ的内层（３，５，７）和具有折射率ｎｅ的外层（４，６，８），外层的折射率ｎｅ低于同一对中内层的折射率ｎｉ。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种包括硅石基(silica-based)光纤的器件，所述硅石基光纤包含 稀土元素作为掺杂剂，以便在公知为“S”波段(即“短波段”)的波长范围内发射信号或放 大信号，所述“S”波段意味着与小于约1530nm的波长相对应。本专利技术涉及一种用稀土掺杂光纤发射或放大光信号的器件。光纤放大器包括按照 公知为受激发射的原理工作的放大光纤，根据所述受激发射原理，通过经由诸如泵浦激光 器的高能光源激励材料，所述材料可以发射与所传输光波相同波长和相同相位的光波，所 述泵浦激光的波长小于在光纤内传播的信号的波长。所使用的主要放大元件通常是诸如铒 或镱之类的稀土元素，并且通常作为在光纤的单模纤芯或单模纤芯附近的掺杂剂。泵浦信 号产生粒子数反转、并且从而使这些离子变活跃。如果将放大光纤插入到光学腔，可以产生 用于发射光信号的激光。
技术介绍
已知有一种提高掺铒光纤放大器的性能的方法。公知为“EDFA”(掺铒光纤放大 器)的这些放大器通常用于长距离光学链路以便对波分复用信号进行放大。这些EDFA放大器包括在其纤芯或纤芯附近区域进行铒掺杂的光纤，提供1550nm 波长的放大转换。将所述光纤设计用于在公知为C波段(传统波段)和L波段(大波段) 的波长域内获得最有效的可能放大，所述C波段与1530nm至1565nm之间的波长相对应，所 述L波段与1565nm和1625nm之间的波长相对应。在这种情况下，在对波长小于这些值的信号进行放大时出现问题，所述波长与其 波长落在1450nm和1530nm之间的所谓S波段相对应。在该波长的波段内的放大表现出的 主要好处在于可以增加光学系统的传输能力。可以制造能够在S波段内放大的掺铥TDFA放大器。然而，这些放大器表现出只可 用于氟基光纤的缺点。这些光纤不能与传统硅石基光纤相连。也可以在1530nm附近或以上波长引入损耗的情况下用硅石基光纤制造EDFA，以 便支持1530nm以下的增益。可以按照两种不同的方式获得这些损耗。首先，可以将掺铒光纤切割成两部分，并且在这两个得到的部分之间插入布拉 格光栅。然而，必须将这些损耗分布在放大光纤的整个波长上，使得必须使用几个布拉 格光栅，因此需要将光纤切割多次。在H.0no等人题目为“S-Band erbium doped fiber amplifiers with a multistageconfiguration-design, characterization, and gain tiltcompensation”(IEEE, Jnl of lightwave Techn. 2003，21 (10)，2240-2246)的文章中 描述了该方案。该方案昂贵、复杂并且效率低。其次，文件US6970631提出了一种调节掺铒光纤折射率以便在1530nm以上产生 主要的损耗的方案。该方案特别包括采用具有W形状轮廓的光纤折射率。尽管该方案在S 波段内给出放大，所得到的增益不是平坦的。相反，该特定折射率轮廓导致了覆盖层模式谐 振，引起在波段中心的损耗。为了避免覆盖层模式谐振，可以用吸收元素对光学覆盖层掺杂，但是如果这样做，S波段内的增益带宽将变得非常受限。文件US-7079309涉及一种光学放大器，其中将光子晶体用于控制增益轮廓。所述 晶体包括具有光子带隙(Photonic Band Gap)(或者PBG)的电介质周期性结构。三维结构 由掺杂有铒离子的硅基条组成。所述电介质周期性结构包括多个微腔缺陷。然而，根据该文献的光子带隙使得腔体谐振将可能减小在C波段中增益的自然偏 移。
技术实现思路
本专利技术的目的是消除现有技术的缺陷，特别是公开了一种至少在S波段的主要部 分上产生或放大信号的器件。本专利技术的另一个目的是提出一种易于制造、有效率和廉价的器件。本专利技术的另一个目的是在S波段内产生表现出相对平坦增益的放大。本专利技术的目的是提供一种器件，包括具有光子带隙的光纤，所述光子带隙包括由 稀土掺杂硅石玻璃构成的固体纤芯，所述固体纤芯的折射率是n。，所述固体纤芯由包括所 述纤芯周围的N对硅石层的光学覆盖层包围，其中N是大于2的整数，每一对包括具有厚 度屯和大于纤芯折射率n。的折射率ni的第一内层；用具有厚度de和折射率&的第二外层 覆盖所述第一内层，所述外层的折射率I小于相同对中内层的折射率ni。本专利技术的基本原理包括使用包含稀土掺杂剂的具有固态纤芯光子带隙的光纤在 特定波长产生损耗。优选地，所述光纤是具有稀土掺杂硅石玻璃纤芯的单模光纤。优选地， 从铒、镱和钕中选择稀土掺杂剂。这使得可以在光纤的整个长度上、在其中掺杂离子增益较 高的波长上(例如对于铒离子在1525nm附近)产生信号传播损耗。这些损耗将使得可以产 生其中由稀土离子提供的增益较低的光谱区域，例如对于铒离子在约1490nm和1520nm之 间。对于钕离子，在从1020nm至1070nm的光谱区域中产生损耗。对于镱离子，在从1050nm 至llOOnm的光谱区域中产生损耗。根据一个有利实施例，对于单独的一对，外层的厚度大于内层的厚度屯。根据本专利技术的一个实施例，内层的厚度相等。根据本专利技术的另一个实施例，外层的厚度相等。优选地，外层的厚度至少等于内层厚度的两倍。根据一个特定的实施例，稀土掺杂剂在纤芯的至少一部分中按照离子或纳米颗粒 的形式散布，意味着稀土掺杂剂可以在整个单模纤芯或只在一个部分中散布。更一般地，在 硅石光纤内散布的有源空间是三价离子的形式。掺杂剂的纳米颗粒具有依赖于所接受的损 耗、稀土元素的所需浓度和纳米颗粒的组成的尺寸。典型地，该尺寸在2nm至20nm之间。可以将稀土离子看作一定波长范围内的四级系统和对于更短波长的三级系统。已 知如何在三级系统内获得足够的反转，以便使能主要增益(或者发射系数)。然而，这种反 转对于更高波长也在四级系统内使能更大增益(或者发射系数)，从而抑制了对于三级系 统的增益。通过在四级系统内选择性的产生损耗，从而可以在三级系统内制造放大器或激 光器。利用掺镱光纤，本专利技术可以在llOOnm附近产生损耗、并且在980nm附近促进增益， 从而产生在980nm附近发射(例如激光器)或放大(例如放大器)的器件。利用掺钕光纤，甚至可以在1050nm附近产生损耗、并且在915nm处促进增益，从而制造在915nm附近工作 的放大器或激光器。所述纤芯还可以通过诸如铝A1、锗Ge、磷P和/或氟F之类的其他掺杂剂来构建， 以便相对于覆盖层折射率调节纤芯的折射率。可以以离子或纳米颗粒的形式将掺杂剂添加 到硅石矩阵中。低折射率外层可以由未掺杂硅石或掺杂Ge、P和/或F的硅石构成。高折 射率内层从可以由掺杂Ge和/或P的硅石构成。根据本专利技术的一个实施例，内层折射率相等。根据另一个实施例，外层折射率相等。根据另一个实施例，外层的折射率等于纤芯折射率。具有周期性高折射率和低折射率的覆盖层引起对于来自纤芯的某些特定波 长辐射的分布式反射。这些特定波长属于覆盖层的光子带隙。不属于所述带隙的波 长处的辐射不会在光纤纤芯内导弓丨，而是泄露出覆盖层。带隙的中心波长通过关系式y-d^n2-n]f = f直接依赖于组成覆盖层的层的厚度，其中d是所讨论层的厚度，n是所讨论层的折射率，nrf是纤芯内传导模式的有效折本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种器件，包括光子带隙光纤，所述光子带隙光纤包括由稀土掺杂硅石玻璃构成的固体纤芯，所述固体纤芯的折射率是ｎ↓［ｃ］，所述固体纤芯由包括围绕该纤芯的Ｎ对硅石层的光学覆盖层所包围，其中Ｎ是大于２的整数，每一对硅石层由覆盖有第二外层的、具有厚度ｄ↓［ｉ］和大于纤芯折射率ｎ↓［ｃ］的折射率ｎ↓［ｉ］的第一内层构成，所述第二外层具有厚度ｄ↓［ｅ］和折射率ｎ↓［ｅ］，外层的折射率ｎ↓［ｅ］小于同一对中内层的折射率ｎ↓［ｉ］。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】FR 2007-11-9 0758946一种器件，包括光子带隙光纤，所述光子带隙光纤包括由稀土掺杂硅石玻璃构成的固体纤芯，所述固体纤芯的折射率是nc，所述固体纤芯由包括围绕该纤芯的N对硅石层的光学覆盖层所包围，其中N是大于2的整数，每一对硅石层由覆盖有第二外层的、具有厚度di和大于纤芯折射率nc的折射率ni的第一内层构成，所述第二外层具有厚度de和折射率ne，外层的折射率ne小于同一对中内层的折射率ni。2.根据权利要求1所述的器件，其中同一对中外层的厚度de大于内层的厚度屯。3.根据权利要求2所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安西蒙尼奥，艾卡特里娜布洛夫，塞巴斯蒂安费弗利尔，
申请(专利权)人：阿尔卡特朗讯，
类型：发明
国别省市：FR[法国]
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