[發明專利]鐿鎳共摻透明硅酸鹽微晶玻璃及其制備方法

無效

• 申請號: 200710046648.2
• 申請日: 2007-09-29
• 公開（公告）號: CN101168473A
• 公開（公告）日: 2008-04-30
• 發明（設計）人: 吳伯濤;邱建榮;陳丹平;阮健;喬延波
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: C03C10/02
• 分類號: C03C10/02;C03C3/095;C03B32/02
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及光學透明微晶玻璃，特別是一種用于寬帶光放大的鐿鎳共摻透明硅酸鹽微晶玻璃及其制備方法。該透明微晶玻璃在980nm光源泵浦下能夠產生比單一Ni摻雜的透明硅酸鹽微晶玻璃更強的近紅外通訊波段熒光，具有長的熒光壽命，寬的增益帶寬，適合作為寬帶光放大器和激光器的增益介質。

背景技術

近年來，隨著計算機網絡及其它新的數據傳輸服務的飛速發展，長距離光纖傳輸系統對通信容量的需求急劇膨脹。如何進一步提高現有光纖傳輸系統的通信容量，以滿足這種日益膨脹的需求，已成為光通信領域研究的熱點。目前廣泛認為增加光纖傳輸系統中光纖放大器的增益帶寬和平坦性是增加光纖傳輸容量的最有效的方法。然而，現在實用的摻鉺光纖放大器的增益帶寬很難再得到拓寬，這是因為稀土離子4f-4f光躍遷的帶寬本質上是狹窄的，所以由一種稀土離子摻雜而引起的光放大器帶寬的擴展是有限的。同樣的問題也發生在銩，鐠，釤等稀土離子身上。光纖喇曼放大器(FRAs)能夠實現大范圍內的寬帶放大，但它需要多波段的泵浦并且增益效率低，而且寬帶FRAs結構復雜，需要特大功率的泵浦激光器，能量消耗大。因此，如果能夠研制出一種具有高增益和覆蓋整個通訊窗口的超寬帶光放大器，那么就有可能僅用一個光放大器實現整個通訊窗口的光信號同時得到放大，這將引起光通信領域飛躍性的進步，促進光通信向全光通信網絡發展。

最近，Ni²⁺摻雜透明微晶玻璃受到了人們的廣泛關注。這種Ni²⁺摻雜光學材料在1050nm附近有寬的吸收帶，用980nm激光二極管泵浦能夠產生覆蓋整個光通信窗口(1200～1600nm)的熒光，具有長的熒光壽命，寬的增益帶寬，有望在寬帶光放大器、高功率激光器、可調諧激光器等領域得到應用。

眾所周知，Yb³⁺離子在980nm附近具有高的和寬的吸收帶，這與目前已經商用的InGaAs激光二極管的發射波長(980nm)匹配的很好，因此常常用作一些稀土離子(如Er³⁺，Pr³⁺)摻雜激光材料的敏化劑以提高它們的泵浦效率。這是由于Yb³⁺離子²F_5/2→²F_7/2的發射與Er³⁺離子⁴I_15/2→⁴I_11/2、Pr³⁺離子³H₄→¹G₄的吸收具有大的光譜重疊，導致Yb³⁺離子向Er³⁺、Pr³⁺離子發生有效能量轉移。

發明內容

本發明的目的是為了提高透明微晶玻璃中鎳(Ni²⁺)離子光譜性質，提出一種鐿鎳共摻透明硅酸鹽微晶玻璃及其制備方法，以增強材料的發光性質，提高微晶玻璃的近紅外熒光強度和熒光壽命，使之有望在寬帶光放大器、高功率激光器、可調諧激光器等領域得到應用。

本發明的技術解決方案如下：

一種鐿鎳共摻透明硅酸鹽微晶玻璃，其組成配比如下：

成分?????mol％

SiO₂?????50～70

Ga₂O₃????15～30

Li₂O?????10～30

NiO??????0.005～1

Yb₂O₃????0.005～2

上述鐿鎳共摻透明硅酸鹽微晶玻璃的制備方法，包括下列步驟：

(1)選定玻璃摩爾百分比組成配比，按該配比稱量一定總量的各原料，在瑪瑙研缽中研磨10～60分鐘；

(2)將研磨好的原料放入鉑金坩鍋內，于1500～1600℃進行熔化，保溫時間1～10小時；

(3)將玻璃熔液澆注在一塊不銹鋼鋼板上，并用另一鋼板壓平，之后轉入馬弗爐內在500～580℃下進行退火，保溫時間0.5～10小時，然后關閉馬弗爐電源讓玻璃隨爐降至室溫，取出即得透明玻璃；

(4)以300℃/h的升溫速率從室溫升到650～700℃，保溫1～20個小時，然后關閉馬弗爐電源讓玻璃隨爐冷卻到室溫，取出即可得到透明微晶玻璃。

本發明的技術效果：