專利名稱：光纖或光導(dǎo)波路用玻璃、及其光纖和光放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于光纖或光導(dǎo)波路的玻璃，由該玻璃所制的光纖或光導(dǎo)波路及采用該光纖或光導(dǎo)波路的光放大器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供了一種用于光纖或光導(dǎo)波路的玻璃、一種光纖或光導(dǎo)波路及采用這些元件的光放大器，解決鉺4I11/2能級(jí)的激發(fā)態(tài)吸收(ESA)問(wèn)題和鉺與增感劑鐿之間所產(chǎn)生的新矛盾，減少鉺4I11/2能級(jí)的激發(fā)態(tài)吸收(ESA)，提高光放大器的放大效率和放大帶寬。
本發(fā)明利用OH基在2900nm附近有非常強(qiáng)的吸收，并且這個(gè)吸收非常接近鉺4I11/2能級(jí)到4I13/2能級(jí)的能級(jí)差，利用交叉弛豫(Cross Relax)原理，使被激發(fā)到鉺4I11/2能級(jí)的光子快速非輻射遷移到4I13/2能級(jí)，而不是因鉺4I11/2能級(jí)的激發(fā)態(tài)吸收(ESA)躍遷到4F7/2能級(jí)，解決鉺4I11/2能級(jí)的激發(fā)態(tài)吸收(ESA)問(wèn)題(見

圖1)，提高光放大器的放大效率和放大帶寬。
在解決了鉺4I11/2能級(jí)的激發(fā)態(tài)吸收(ESA)問(wèn)題之后，摻入增感劑鐿使系統(tǒng)的吸收效率得到提高。
然后用這種新開發(fā)的玻璃材料作成光纖或光導(dǎo)波路的芯料，最后采用該光學(xué)元件得到光放大器。
本發(fā)明還提供了一種采用如上所述的重金屬氧化物摻鉺玻璃制成的光纖或光導(dǎo)波路，該玻璃含有60-89wt％的選自Te、Bi、Se、Pb、Sb的任意一種或多種重金屬氧化物，其中Er2O3的含量為0.05-10wt％，為了加入OH基作為衰減劑，有0.5-11wt％的各種氧化物以氫氧化物摻入。該玻璃還可加入以其氧化物計(jì)為0.5-9.95wt％，優(yōu)選0.5-9.95wt％的鐿作為增感劑，此時(shí)鉺的含量以其氧化物計(jì)為10-X wt％，其中的X為鐿的含量。
本發(fā)明還進(jìn)一步提供了一種光放大器，其包括光隔離器、波分復(fù)用、連接用石英光纖、摻鉺光纖、信號(hào)檢測(cè)器和光纖激光器，該摻鉺光纖由如上所述的重金屬氧化物摻鉺玻璃所制成，該玻璃含有60-89wt％的選自Te、Bi、Se、Pb、Sb的任意一種或多種重金屬氧化物，其中Er2O3的含量為0.05-10wt％，為了加入OH基作為衰減劑，有0.5-11wt％的各種氧化物以氫氧化物摻入。該玻璃還可加入以其氧化物計(jì)為0.5-9.95wt％，優(yōu)選0.5-9.95wt％的鐿作為增感劑，此時(shí)鉺的含量以其氧化物計(jì)為10-X wt％，其中的X為鐿的含量。發(fā)明詳述本發(fā)明提供了一種用于光纖或光導(dǎo)波路的重金屬氧化物摻鉺玻璃，該玻璃含有60-89wt％的選自Te、Bi、Se、Pb、Sb中的任意一種或多種，其中Er2O3的含量為0.05-10wt％，為了加入OH基作為衰減劑，有0.5-11wt％的各種氧化物以氫氧化物摻入。其中氫氧化物若少于0.5wt％效果不理想，高于11wt％則會(huì)因?yàn)镺H基在1500nm附近2次高調(diào)波的光吸收影響該系統(tǒng)的量子效率。
如上所述用于光纖或光導(dǎo)波路的重金屬氧化物摻鉺玻璃，在解決了鉺4I11/2能級(jí)的激發(fā)態(tài)吸收(ESA)問(wèn)題后，加入以其氧化物計(jì)為0.5-9.95wt％，優(yōu)選0.5-9.95wt％的鐿作為增感劑，以提高光放大器的放大效率和放大帶寬，此時(shí)鉺的含量以其氧化物計(jì)為10-X wt％，其中X為鐿的含量。其中鐿含量少于0.5wt％效果不理想，高于9.95wt％則會(huì)引起玻璃不穩(wěn)定。
以如上所述的重金屬氧化物摻鉺玻璃為原料，制成本發(fā)明的光纖或光導(dǎo)波路。
本發(fā)明的光放大器包括光隔離器、波分復(fù)用、連接用石英光纖、摻鉺光纖、信號(hào)檢測(cè)器和光纖激光器，該摻鉺光纖以如上所述的重金屬氧化物摻鉺玻璃為原料制成，該玻璃含有60-89wt％的選自Te、Bi、Se、Pb、Sb的任意一種或多種重金屬氧化物，其中Er2O3的含量為0.05-10wt％，為了加入OH基作為衰減劑，有0.5-11wt％的各種氧化物以氫氧化物摻入。該玻璃還可加入以其氧化物計(jì)為0.5-9.95wt％，優(yōu)選0.5-9.95wt％的鐿作為增感劑，此時(shí)鉺的含量以其氧化物計(jì)為10-X wt％，其中的X為鐿的含量(見圖2)。
圖2為光放大器結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1信號(hào)，2光隔離器，3半導(dǎo)體光纖激光器，4波分復(fù)用，5石英光纖，6本發(fā)明摻鉺光纖，7石英光纖，8光隔離器，9信號(hào)檢測(cè)器。
圖3為光纖結(jié)構(gòu)圖。其中，10芯，11皮。
圖4為實(shí)施例1、3及普通石英中的鉺的熒光光譜圖。
圖5為實(shí)施例1的信號(hào)增益。
圖6為實(shí)施例1的雜音信號(hào)。
以下所例舉的實(shí)施例是為了更好地闡述本發(fā)明的效果，而不是為了限定本發(fā)明。
對(duì)比例1對(duì)比例1與實(shí)施例1除了在制作芯玻璃時(shí)沒(méi)有添加OH基(氧化物沒(méi)有以氫氧化物形式引入)外，其他均與實(shí)施例1一樣。在用150mW半導(dǎo)體光纖激光器激起時(shí)，從1525nm到1630nm廣域波長(zhǎng)內(nèi)得到14dB的平坦信號(hào)放大。由此可見添加OH基，可以使廣域信號(hào)增大10dB。
實(shí)施例2將鉺Er2O31.0wt％，鐿Yb2O31.0wt％摻雜的玻璃板，其玻璃組成為Bi2O378.7wt％，SiO25.0wt％，WO34.5wt％，Ga2O37.8wt％，Al2O32.0wt％[其中Al2O3以Al(OH)3引入]，Er2O31.0wt％，Yb2O31.0wt％。用高頻f秒激光器刻出平面光導(dǎo)波路。此平面光導(dǎo)波路的比折射率差為0.9％。截止(Cut Off)波長(zhǎng)960nm。光導(dǎo)波路長(zhǎng)30cm。所有的連接處都形成光學(xué)拋光斜面并用光學(xué)粘結(jié)劑固定以減少光損失。用三位微調(diào)節(jié)臺(tái)調(diào)節(jié)光導(dǎo)波路的位置。用150mW半導(dǎo)體光纖激光器激起時(shí)，從1525nm到1630nm廣域波長(zhǎng)內(nèi)得到22dB的平坦信號(hào)放大。偏差為2dB，噪音信號(hào)小于5dB。
對(duì)比例2對(duì)比例2與實(shí)施例2除了在制作芯玻璃板時(shí)沒(méi)有添加OH基(氧化物沒(méi)有以氫氧化物形式引入)外，其他均與實(shí)施例2一樣。在用150mW半導(dǎo)體光纖激光器激起時(shí)，從1525nm到1630nm廣域波長(zhǎng)內(nèi)得到11dB的平坦信號(hào)放大。
實(shí)施例3將鉺0.6wt％，鐿4.0wt％摻雜的銻(Te)玻璃作為芯玻璃拉制成光纖，玻璃的組成為TeO252.5wt％，WO323.8wt％，Li2O 13.3wt％，PbO 3.8wt％，Na2O 2.0wt％(其中Na2O以NaOH引入)，Er2O30.6wt％，Yb2O34.0wt％。將拉成的光纖取50cm做為光放大器用，光纖的比折射率差為1.5％。截止波長(zhǎng)960nm。光放大器示意圖見圖2。所有的連接處都形成光學(xué)拋光斜面并用光學(xué)粘結(jié)劑固定以減少光損失。用150mW半導(dǎo)體光纖激光器激起時(shí)，從1525nm到1630nm廣域波長(zhǎng)內(nèi)得到25dB的平坦信號(hào)放大。偏差為2dB，噪音信號(hào)小于5dB。
對(duì)比例3對(duì)比例3與實(shí)施例3除了在制作芯玻璃時(shí)沒(méi)有添加OH基(氧化物沒(méi)有以氫氧化物形式引入)外，其他均與實(shí)施例3一樣。在用150mW半導(dǎo)體光纖激光器激起時(shí)，從1525nm到1630nm廣域波長(zhǎng)內(nèi)得到14dB的平坦信號(hào)放大。由此可見添加OH基，可以使廣域信號(hào)增大11dB。
實(shí)施例4將鉺Er2O31.0wt％，鐿Yb2O31.0wt％摻雜的玻璃板，其玻璃組成為TeO253.9wt％，WO324.5wt％，Li2O 13.7wt％，PbO 3.9wt％，Na2O 2.0wt％(其中Na2O以NaOH引入)，Er2O31.0wt％，Yb2O31.0wt％。用高頻f秒激光器刻出平面光導(dǎo)波路。此平面光導(dǎo)波路的比折射率差為0.8％。截止波長(zhǎng)960nm。光導(dǎo)波路長(zhǎng)30cm。所有的連接處都形成光學(xué)拋光斜面并用光學(xué)粘結(jié)劑固定以減少光損失。用三位微調(diào)節(jié)臺(tái)調(diào)節(jié)光導(dǎo)波路的位置。用150mW半導(dǎo)體光纖激光器激起時(shí)，從1525nm到1630nm廣域波長(zhǎng)內(nèi)得到22dB的平坦信號(hào)放大。偏差為2dB，噪音信號(hào)小于5dB。
對(duì)比例4對(duì)比例4與實(shí)施例4除了在制作芯玻璃板時(shí)沒(méi)有添加OH基(氧化物沒(méi)有以氫氧化物形式引入)外，其他均與實(shí)施例4一樣。在用150mW半導(dǎo)體光纖激光器激起時(shí)，從1525nm到1630nm廣域波長(zhǎng)內(nèi)得到11dB的平坦信號(hào)放大。
實(shí)施例5將鉺1.0wt％摻雜的銻(Te)玻璃作為芯玻璃拉制成光纖，銻(Te)玻璃的組成為TeO254.4wt％，WO324.8wt％，Li2O 13.9wt％，PbO 3.9wt％，Na2O 2.0wt％(其中Na2O以NaOH引入)，Er2O31.0wt％。將拉成的光纖取50cm做為光放大器用，光纖的比折射率差為1.5％。截止波長(zhǎng)960nm。光放大器示意圖見圖2。所有的連接處都形成光學(xué)拋光斜面并用光學(xué)粘結(jié)劑固定以減少光損失。用150mW半導(dǎo)體光纖激光器激起時(shí)，從1525nm到1630nm廣域波長(zhǎng)內(nèi)得到20dB的平坦信號(hào)放大。偏差為2dB，噪音信號(hào)小于5dB。
對(duì)比例5對(duì)比例5與實(shí)施例5除了在制作芯玻璃時(shí)沒(méi)有添加OH基(氧化物沒(méi)有以氫氧化物形式引入)外，其他均與實(shí)施例5一樣。在用150mW半導(dǎo)體光纖激光器激起時(shí)，從1525nm到1630nm廣域波長(zhǎng)內(nèi)得到10dB的平坦信號(hào)放大。由此可見添加OH基，可以使廣域信號(hào)增大10dB。
權(quán)利要求
1.一種用于光纖或光導(dǎo)波路的重金屬氧化物摻鉺玻璃，該玻璃含有60-89wt％的選自Te、Bi、Se、Pb、Sb的任意一種或多種重金屬氧化物，其中Er2O3的含量為0.05-10wt％，并摻入0.5-11wt％的OH基作為衰減劑。
2.如權(quán)利要求1所述的玻璃，其中該玻璃還加入以其氧化物計(jì)為0.5-9.95wt％的鐿作為增感劑，此時(shí)鉺的含量以其氧化物計(jì)為10-X wt％，其中X為鐿的含量。
3.如權(quán)利要求2所述的玻璃，其中鐿的加入量以其氧化物計(jì)為0.5-9.95wt％。
4.一種由重金屬氧化物摻鉺玻璃制成的光纖或光導(dǎo)波路，該玻璃含有60-89wt％的選自Te、Bi、Se、Pb、Sb的任意一種或多種重金屬氧化物，其中Er2O3的含量為0.05-10wt％，并摻入0.5-11wt％的OH基作為衰減劑。
5.如權(quán)利要求4所述的光纖或光導(dǎo)波路，其中制成該光纖或光導(dǎo)波路的玻璃還加入以其氧化物計(jì)為0.5-9.95wt％的鐿作為增感劑，此時(shí)鉺的含量以其氧化物計(jì)為10-X wt％，其中X為鐿的含量。
6.如權(quán)利要求5所述的光纖或光導(dǎo)波路，其中鐿的加入量以其氧化物計(jì)為0.5-9.95wt％。
7.一種光放大器，其包括光隔離器、波分復(fù)用、連接用石英光纖、摻鉺光纖、信號(hào)檢測(cè)器和光纖激光器，該摻鉺光纖由重金屬氧化物摻鉺玻璃制成，該玻璃含有60-89wt％的選自Te、Bi、Se、Pb、Sb的任意一種或多種重金屬氧化物，其中Er2O3的含量為0.05-10wt％，并摻入0.5-11wt％的OH基作為衰減劑。
8.如權(quán)利要求7所述的光放大器，其中制成摻鉺光纖的玻璃還加入以其氧化物計(jì)為0.5-9.95wt％的鐿作為增感劑，此時(shí)鉺的含量以其氧化物計(jì)為10-X wt％，其中X為鐿的含量。
9.如權(quán)利要求8所述的光放大器，其中鐿的加入量以其氧化物計(jì)為0.5-9.95wt％。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于光纖或光導(dǎo)波路的重金屬氧化物摻鉺玻璃、由該玻璃所制光纖或光導(dǎo)波路及采用這些元件的光放大器,該玻璃含有60－89wt%的選自Te、Bi、Se、Pb、Sb的任意一種或多種重金屬氧化物,其中Er
文檔編號(hào)G02F1/35GK1380265SQ01145258
公開日2002年11月20日 申請(qǐng)日期2001年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月28日
發(fā)明者彭波 申請(qǐng)人:彭波