[發(fā)明專利]一種離子交換玻璃基底及其制作方法

無效

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• 申請日: 2012-06-28
• 公開（公告）號: CN102745902A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韋玨;趙健;金露;徐曉峰
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: C03C4/12
• 分類號: C03C4/12;C03C3/15
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 王恩遠(yuǎn)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光通信技術(shù)中有源光放大器件的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于離子交換的鉺鐿共摻鉍硼酸鹽玻璃基底及其制作方法。

背景技術(shù)

摻鉺光波導(dǎo)放大器是用于光通信低損耗窗口1550nm帶區(qū)的光放大器，可以有效地對光信號進(jìn)行補(bǔ)償放大。用于制作光波導(dǎo)的材料很多，如高分子化合物、玻璃、硫硒碲化合物等，其中玻璃是最具代表性的光學(xué)材料且容易制得，是制作摻鉺光波導(dǎo)放大器的理想基底。雖然目前報道的鉺鐿共摻硅酸鹽、磷酸鹽玻璃光波導(dǎo)放大器能得到比較大的增益，但是，其光譜在1550nm光通信低損耗窗口的帶寬比較窄而且增益不夠平坦。研究表明，在基質(zhì)材料中引入鉍離子可以實(shí)現(xiàn)譜帶加寬。如吳昌根等人在《光學(xué)學(xué)報》第24卷第5期上發(fā)表的文章《Er³⁺單摻和Er³⁺/Yb³⁺雙摻鉍硼酸鹽玻璃的研究》中所提到的，用高溫熔融法制備了Er³⁺單摻和Er³⁺/Yb³⁺雙摻鉍硼酸鹽玻璃樣品，研究并發(fā)現(xiàn)Er³⁺/Yb³⁺雙摻鉍硼酸鹽玻璃在1.5～1.6μm波段有寬達(dá)81nm的熒光半峰全寬。由于該玻璃材料表現(xiàn)出較好的物化性能，因此該材料可望成為寬帶光纖(光波導(dǎo))放大器的適宜的基質(zhì)材料。然而，此玻璃的制作僅限于文章中所提到的B₂O₃～Bi₂O₃二元系玻璃，由于缺少交換所需的離子(如鈉離子)，所以無法用于離子交換。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種摻鉺光波導(dǎo)放大器基質(zhì)材料，可用于離子交換的鉺鐿共摻B₂O₃～Bi₂O₃～Na₂O三元系玻璃基底及其制作方法。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的解決方案：選用硼砂、氧化鉍、氧化鉺、氧化鐿，按照一定的比例經(jīng)過充分的研磨、混合均勻，然后裝入剛玉坩堝，最后放入溫度、時間可控的氣氛爐中完成玻璃的燒制過程，即利用氧化物高溫熔融的方法制備鉺鐿共摻鉍硼酸鹽玻璃作為光波導(dǎo)放大器的基底。

具體的技術(shù)方案如下：

一種離子交換玻璃基底，是鉺鐿共摻的B₂O₃～Bi₂O₃～Na₂O三元系玻璃，各成分的質(zhì)量比例關(guān)系為49B₂O₃～29Bi₂O₃～22Na₂O：xEr₂O₃/yYb₂O₃，其中x的取值范圍是0<x<7.2％，y的取值范圍為0<y<11.0％。

其中，49B₂O₃～29Bi₂O₃～22Na₂O：xEr₂O₃/yYb₂O₃表示鉺鐿共摻的B₂O₃～Bi₂O₃～Na₂O三元系玻璃，符號“：”用以分隔三元玻璃和摻雜源，符號“/”用以分隔兩種摻雜源。

優(yōu)選的x、y取值為x=4.91％，y=4.37％。

一種離子交換玻璃基底的制作方法，以硼砂、氧化鉍為原料，以氧化鉺和氧化鐿為摻雜源，其中硼砂、氧化鉍的用量百分含量分別占原料質(zhì)量的82.24％和17.76％，氧化鉺的質(zhì)量為原料總質(zhì)量的0～7.2％，氧化鐿的質(zhì)量為原料總質(zhì)量的0～11.0％；玻璃的熔制在氣氛爐中進(jìn)行；制作方法有熔制前準(zhǔn)備、玻璃熔制和自然冷卻的過程；

所述的熔制前準(zhǔn)備過程，是將清洗完的坩堝放入干燥箱干燥，然后放入氣氛爐焙燒至900℃；將氧化鉍、氧化鉺和氧化鐿研磨均勻，再加入硼砂，一起研磨至均勻成為混料，裝入坩堝；