[發(fā)明專利]光纖稀土摻雜預(yù)制件的制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 00120094.1
• 申請(qǐng)日: 2000-04-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1287979A
• 公開(kāi)（公告）日: 2001-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: K·坦卡拉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 斯佩克特恩公司
• 主分類號(hào): C03B37/018
• 分類號(hào): C03B37/018;C03C13/04;G02B6/00
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 段承恩

本申請(qǐng)要求美國(guó)的在先專利申請(qǐng)No?60/128，488的優(yōu)先權(quán)，其發(fā)明名稱為“稀土摻雜預(yù)制件的制造方法”，申請(qǐng)日為1999年4月9日。

本發(fā)明涉及用作光纖激光器，光纖放大器和超熒光光源的稀土摻雜的光纖。尤其涉及一種其芯摻雜了稀土元素和某些優(yōu)選的共摻雜劑的預(yù)制件的制造方法。

當(dāng)用特定波長(zhǎng)的輻射激勵(lì)一個(gè)其芯摻雜了稀土離子的光纖時(shí)，該稀土離子吸收激發(fā)能量，隨后發(fā)出與該激勵(lì)輻射波長(zhǎng)不同的輻射。稀土離子的這個(gè)性質(zhì)已被用來(lái)制造光纖激光器和放大器。通過(guò)在基質(zhì)玻璃組成中摻雜選自稀土摻雜劑的合適成分，可在一個(gè)寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)激光轉(zhuǎn)換。包括Nd，Er，Yb，Ho，Pr，Eu，Ce，Dy，Sm，Tb，Gd，Pm和Tm的各種稀土離子已經(jīng)顯示可提供有效的激光作用。

現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)研制了多種在石英玻璃中摻雜稀土離子的方法。這些方法包括溶液-摻雜法(見(jiàn)例如Townsend?et?al.，“Solution?doping?technique?forfabrication?of?rare?earth?doped?fibers，”Electron.Lett.，23(7)：329，1987；Tanaka，“Solution?doping?of?a?silica，”美國(guó)專利5，474，588；Tanaka，“Erbium-doped?silica?optical?fiber?preform，”美國(guó)專利5，526，459；Cognolato，“Method?of?fabricating?optical?fibers?by?solution?doping，”美國(guó)專利5，047，076)，溶液-凝膠法(見(jiàn)例如DiGiovanni?et?al.，“A?new?opticalfiber?fabrication?technique?using?sol-gel?dip?coating，”Proceedings?ofOFC，vol.4，paper?WA2，1991)，氣溶膠法(見(jiàn)例如Morse?et?al.，“Aerosoltechniques?for?fiber?core?doping，”Proceedings?of?OFC，vol.4，paperWA3，1991)和汽相法(見(jiàn)例如Poole?et?al.，“Fabrication?of?low?loss?opticalfibers?containing?rare?earth?ions，”Electron.Lett.，21(17)：737，1985；MacChesney?et?al.，“Multiconstituent?optical?fiber，”美國(guó)專利4，666，247；Tuminelli?et?al.，“Fabrication?of?high?concentration?rareearth?doped?optical?fibers?using?chelates”J.Lightwave?Tech.，8(11)：1680，1990)。

已經(jīng)知道，在芯中稀土離子附近摻雜某些改性劑或共摻雜劑，可以減少發(fā)出具有所需波長(zhǎng)輻射的某些有害影響，提高將激發(fā)輻射轉(zhuǎn)換成具有所需波長(zhǎng)輻射的高效轉(zhuǎn)換率。這些共摻雜劑包括但并不限制在Al，P，Ge和B。

盡管已經(jīng)知道這些優(yōu)選的共摻雜劑和它們?cè)谙⊥岭x子附近存在的益處，但也沒(méi)有試圖將共摻雜劑優(yōu)先送至稀土離子的附近。在傳統(tǒng)的摻雜方法中，該稀土元素和該優(yōu)選的共摻雜劑均勻摻雜在預(yù)制件中，它們之間的相互位置關(guān)系一般依賴于自然擴(kuò)散過(guò)程，該過(guò)程發(fā)生在凝聚相中，因而進(jìn)行得很慢。????另外，盡管稀土元素和優(yōu)選的共摻雜劑必須具有一定的最低濃度以顯示它們的有效作用，但是還沒(méi)有能夠分別控制預(yù)制件中每種元素的最終濃度以使它們的效果達(dá)到最大的方法。例如，在現(xiàn)有技術(shù)中，可以通過(guò)在用來(lái)形成煙灰層(sootlayer即微粒層)的SiCl₄氣流中加入POCl₃(或BCl₃)進(jìn)行P(或B)的摻雜。這種方法給孔隙率和由此產(chǎn)生的煙灰量帶來(lái)了嚴(yán)格的限制，并因此影響了稀土和共摻雜劑能夠摻雜的量。當(dāng)P(或B)摻雜的煙灰被沉積時(shí)，該煙灰傾向于在低溫下燒結(jié)。這種燒結(jié)降低了煙灰的孔隙率，并且因此降低了煙灰吸收該稀土和共摻雜化合物溶液的能力。該煙灰沉積的溫度可以降低以提高孔隙率。但是發(fā)現(xiàn)，要使P達(dá)到所需量，沉積溫度必須降低至煙灰停止生成的溫度。因此，現(xiàn)有技術(shù)的方法不能使稀土元素和共摻雜劑分別摻雜至所需的高水平。

本發(fā)明提供一種制造光纖稀土摻雜預(yù)制件的制造方法。