[發明專利]一種S波段寬帶發光銩摻雜鉍酸鹽激光玻璃及制備方法

在審

• 申請號: 202010572138.4
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111662011A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 王鵬飛;王順賓
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: C03C4/00
• 分類號: C03C4/00;C03C3/247;C03B25/00;C03B19/02;C03B5/16
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本發明一種S波段寬帶發光銩摻雜鉍酸鹽激光玻璃及制備方法，所用玻璃基質的各原料和摻雜離子濃度的摩爾百分比為(30?42)PbO₂–(0?15)PbF₂–(15?25)Bi₂O₃–(10?20)Ga₂O₃–(0.2?2)Tm。將高純度的原料在研磨缽中充分混合；然后將混合料裝入鉑金坩堝中，置于手套箱高溫爐內熔融；將熔體玻璃倒在預熱過的黃銅模具上，形成玻璃樣品；將樣品置于退火爐中300℃退火，冷卻至室溫；將退火過的玻璃樣品切割拋磨，得到S波段寬帶發光銩摻雜鉍酸鹽激光玻璃。本發明實現高效S波段寬帶熒光輸出，對進一步研究紅外玻璃材料以及紅外激光器及寬帶放大器具有重要的參考價值和指導意義。

技術領域

本發明涉及一種激光玻璃及制備方法，尤其涉及一種S波段寬帶發光銩摻雜鉍酸鹽激光玻璃及制備方法。

背景技術

已被廣泛應用于光纖通信系統的傳統石英光纖，其完整的低衰耗窗口范圍是1450nm至1650nm。然而，由于摻鉺光纖放大器工作波長和帶寬的限制，只有在1550nm范圍內的一部分波長區域被應用于波分復用系統。為了提供更高的傳輸總帶寬，波分復用系統中需要將更多的波長合并輸送。因此，除了傳統的C波段(1530nm～1565nm)和L波段(1570nm～1600nm)外，還需要增加新的波段，以獲得更高的傳輸帶寬、更多的信道數和最小的光纖鏈路損耗。這樣就需要有更寬放大波段的光放大器

由于在S波段(1460～1530nm)，廣泛應用與通信領域的石英單模光纖的色散和衰耗減小，且光纖彎曲引起的損耗也低于傳統的C波段及L波段，因此S波段成為潛在的通信帶寬。開發出能應用于S波段的摻銩光纖放大器(TDFA)正越來越受到人們的關注，也是目前光纖通信器件探究的一個熱點。

Tm³⁺的發光峰峰值處于S波段，因此我們選取Tm³⁺作為摻雜離子。要實現Tm³⁺的高效發光，就需要聲子能量較低的玻璃基質材料。因為傳統的硅基材料擁有較高聲子能量，不利于減少非輻射躍遷幾率，很難實現S波段的高效率發光。并且硅基材料稀土離子溶解濃度不高，因此探索聲子能量低，稀土溶解度高同時兼具高化學穩定性的玻璃基質材料十分必要。ZBLAN玻璃聲子能量較低(約為580cm^-1)、有較寬的紅外透過范圍，但是化學穩定性和成玻性能差、制備條件苛刻、原料成本高。鉍酸鹽玻璃折射率高(約2.1)紅外透過范圍寬、抗腐蝕能力強、稀土離子溶解性較好、化學穩定性相對較好。2002年，K.Kikuchi等首先報道了把未摻雜的鉍基玻璃光纖運用到全光網，所制備的鉍基光纖與硅基光纖的熔接損耗為0.48dB。2004年S.Q.Man報道了Tm³⁺摻雜鉍酸鹽玻璃的光譜特性研究，得到Tm³⁺在1.47μm處的熒光半高寬約為120nm，熒光壽命為0.15ms。綜上所述，我們選用鉍酸鹽玻璃作為基質玻璃。

發明內容

本發明的目的是在808nm激光泵浦激發下實現S波段的寬帶熒光發射，為未來實現S波段寬帶放大器奠定基礎而提供了一種S波段寬帶發光銩摻雜鉍酸鹽激光玻璃及制備方法。

本發明是這樣實現的：

一種S波段寬帶發光銩摻雜鉍酸鹽激光玻璃，所用玻璃基質的各原料和摻雜離子濃度的摩爾百分比為(30-42)PbO2–(0-15)PbF2–(15-25)Bi2O3–(10-20)Ga2O3–(0.2-2)Tm。

一種S波段寬帶發光銩摻雜鉍酸鹽激光玻璃的制備方法，包括如下步驟：

步驟一：將高純度的原料按一定配比稱量好，在研磨缽中充分混合；

步驟二：然后將混合料裝入鉑金坩堝中，置于手套箱900℃高溫爐內熔融；

步驟三：將熔體玻璃倒在預熱過的黃銅模具上，形成玻璃樣品；