[發(fā)明專利]一種摻鉺型磷酸鹽玻璃及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110265978.7
• 申請日: 2011-09-09
• 公開（公告）號: CN102432172A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 錢奇;楊中民;張勤遠(yuǎn);張偉南
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: C03C3/19
• 分類號: C03C3/19;C03B19/02;H01S3/067;G02F1/39
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)玻璃技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及具有寬帶放大特性的摻鉺型磷酸鹽玻璃，具體涉及一種在1.44～1.625微米寬波段范圍內(nèi)具有寬帶放大作用的摻鉺型磷酸鹽玻璃及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

摻鉺光纖放大器（EDFA）的研究突破，成功實現(xiàn)了光纖通信的全光中繼。現(xiàn)在EDFA結(jié)合波分復(fù)用技術(shù)（WDM）已成為高速光纖通信網(wǎng)的主干。在EDFA中，鉺離子為信號光提供增益，以補(bǔ)償玻璃光纖中傳輸光的衰減損耗。為滿足大容量通信和器件小型化的需求，要求玻璃光纖中鉺離子增益帶寬大、增益系數(shù)高。鉺離子在玻璃光纖中的溶解特性和增益特性依賴于玻璃基質(zhì)的特性。

然而，現(xiàn)使用的石英玻璃光纖對稀土離子溶解度低，高摻雜稀土離子將使石英玻璃中稀土離子團(tuán)聚導(dǎo)致熒光淬滅，使鉺離子的摻雜濃度受到限制。

磷酸鹽玻璃是一種較好的基質(zhì)材料，對稀土離子具有較高的溶解力，鉺離子在磷酸鹽玻璃中的溶解度比在石英玻璃中溶解度高兩個數(shù)量級，并且峰值吸收截面和峰值發(fā)射截面大，熒光壽命長（如表1所示），因此可以制作出單位長度高增益的光纖放大器和高功率光纖激光器。

表1?鉺離子在石英玻璃和磷酸鹽玻璃中的熒光特性

但是，研究發(fā)現(xiàn)鉺離子在磷酸鹽玻璃中的熒光帶寬窄，僅為22～30?nm，限制了可利用的光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量。

另一方面，在光相干通訊、激光雷達(dá)、激光測距、光傳感和超遠(yuǎn)距離探測等領(lǐng)域?qū)捒烧{(diào)諧單頻光纖激光器具有強(qiáng)烈的需求，磷酸鹽玻璃對鉺離子高的溶解能力便于利用短腔結(jié)構(gòu)法實現(xiàn)光纖激光器單頻激光輸出。但是，鉺離子在磷酸鹽玻璃中熒光帶寬窄限制了可調(diào)諧單頻光纖激光器的波長調(diào)諧范圍。

因此，通過對磷酸鹽玻璃基質(zhì)組分調(diào)節(jié)來增加鉺離子在玻璃中的熒光帶寬，成為開發(fā)緊湊寬帶放大的EDFA和寬波長可調(diào)諧單頻光纖激光器的關(guān)鍵任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可在1.44～1.625微米寬波長范圍內(nèi)具有寬帶放大特性的摻鉺型磷酸鹽玻璃。

本發(fā)明的另一個目的在于提供上述摻鉺型磷酸鹽玻璃的制備方法。

本發(fā)明的另一個目的在于提供上述摻鉺型磷酸鹽玻璃的應(yīng)用。

本發(fā)明的上述目的是通過如下方案予以實現(xiàn)的：

一種摻鉺型磷酸鹽玻璃，該摻鉺型磷酸鹽玻璃為摻鉺型磷銻酸鹽玻璃，其組成配比如下：

成分??????????????????????mol%

五氧化二磷（P₂O₅）????????37.5～66.5；

三氧化二銻（Sb₂O₃）???????10～40?；

氧化硼（B₂O₃）????????????20；

氧化鐿（Yb₂O₃）???????????2；

氧化鉺（Er₂O₃）???????????0.5～1.5。

上述摻鉺型磷酸鹽玻璃的制備是采用熔融燒鑄法，具體包括如下步驟：

按照上述配方稱取配方中各組分，分別研磨至粉末后在坩堝內(nèi)混合均勻，然后置于硅鉬棒高溫電爐中加熱至1350℃～1400℃熔化40分鐘后，熔化液經(jīng)攪拌、澄清后澆鑄在不銹鋼模具上，放于450℃馬弗爐中進(jìn)行精密退火，退火后得到所需摻鉺型磷酸鹽玻璃。

上述摻鉺型磷酸鹽玻璃經(jīng)切割、研磨、拋光等常規(guī)的后續(xù)工藝處理后，再投入實際應(yīng)用中。

為了取得更好的實驗效果，本發(fā)明人對上述摻鉺型磷酸鹽玻璃的配方還進(jìn)行了優(yōu)化，得到了如下一系列能夠取得最佳實驗效果的配方，具體如下所示：

配方一：

一種摻鉺型磷酸鹽玻璃，該摻鉺型磷酸鹽玻璃為摻鉺型磷銻酸鹽玻璃，其組成配比如下：

成分??????????????????????mol%

五氧化二磷（P₂O₅）????????66.5；

三氧化二銻（Sb₂O₃）???????10；

氧化硼（B₂O₃）????????????20；

氧化鐿（Yb₂O₃）???????????2；