[發明專利]多層摻稀土離子環芯光纖及其制作方法

無效

• 申請號: 200910243346.3
• 申請日: 2009-12-18
• 公開（公告）號: CN101710194A
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發明（設計）人: 胡旭東;寧提綱;裴麗;李晶;周倩;張帆;王春燦;路玉春
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G02B6/036
• 分類號: G02B6/036
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及多層摻稀土離子環芯光纖及其制作方法，屬于大功率寬帶光纖放大器、激光器、特種光纖領域。

背景技術

摻稀土光纖放大器或激光器采用摻稀土元素(Nd，Sm，Ho，Er，Pr，Tm，Yb等)離子光纖，利用受激輻射機制實現光的直接放大。

每種稀土元素的吸收截面與發射截面都不相同，導致對應光纖的工作波長也不一樣。例如，摻釹光纖工作波長為1000-1150nm，1320-1400nm；摻鉺光纖工作波長550nm，850nm，980-1000nm，1500-1600nm，1660nm，1720nm，2700nm；摻鐿光纖工作波長為970-1040nm；摻釷光纖工作波長為455nm，480nm，803-825nm，1460-1510nm，1700-2015nm，2250-2400nm；摻鐠光纖工作波長為490nm，520nm，601-618nm，631-641nm，707-725nm，880-886nm，902-916nm，1060-1110nm，1260-1350nm；摻鈥光纖工作波長為550nm，753nm，1380nm，2040-2080nm，2900nm。摻釤光纖工作波長為651nm，摻不同的玻璃基質的稀土離子，其增益帶寬與性質也有差異。例如純硅光纖玻璃基質的摻鉺光纖，其1500nm增益半波譜寬為7.94nm，而鋁磷硅光纖玻璃基質的摻鉺光纖，其1500nm增益半波譜寬為43.3nm[W.J.Miniscalco.Optical?andelectronic?properties?of?rare-earth?ions?in?glasses?in?rare-earth?doped?fiber?lasers?andamplifier.New?York：Marcel?Dekker.2001，pp：17-112]。現有的纖或者為單摻稀土的，或者為雙摻稀土。即使是雙摻稀土光纖，也是利用兩種摻稀土元素對泵浦源的吸收截面不同，以及兩種距離很近的元素能級相互作用，實現一種摻稀土元素吸收泵浦功率，另一種元素受激放大的目的，如鉺鐿共摻光纖。因此，現有的光纖放大信號帶寬通常只有幾十nm，當要放大不同的波長信號，且波長間隔超過100nm時，就需要分別配置不同的光纖，再進行信號合并，結構復雜且成本很局。

2002年5月國際電信聯盟ITU-T組織將光纖通信系統光波段劃分如下：O波段(原始波段)為1260-1360nm，E波段(擴展波段)為1360-1460nm；S波段(短波長波段)為1460-1530nm，C波段(常規波段)為1530-1565nm；L波段(長波長波段)為1565-1625nm；U波段(超長波長波段)為1625-1675nm。

實現研究表明，制作C波段摻鉺光纖放大器需要有源光纖長度為2.5米，而制作L波段摻鉺光纖放大器需要有源光纖長度為10米。[傅永軍簡偉鄭凱等.鉍鎵鋁共摻的高濃度摻鉺光纖及放大器.光電子技術.2007，27(1)：17-19]。顯然，要同時實現C波段與L波段的信號的放大，僅僅采用一根摻鉺光纖是無法實現的。

現有的光纖能放大的信號光僅僅為單波段的信號光，帶寬通常只有幾十nm。現有實現多波段信號光的器件中，需要先將信號光分波處理為單個波段信號光，然后對單個波段信號光分別配置對應的摻稀土離子類型的光纖，最后將放大的單個波段信號光進行合波處理，結構復雜、引入的插入損耗大、分立元件多，可靠性差、對環境敏感且成本很高。