[發明專利]一種鑭銻酸鹽玻璃光纖及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202110354620.5
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113105119B
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 周時鳳;張偉達;林麗婷;黃曉怡;陳海任
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C03C13/04
• 分類號: C03C13/04;C03B37/027;C03B37/012
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳智英

本發明屬于光纖的技術領域，公開了一種鑭銻酸鹽玻璃光纖及其制備方法與應用。所述鑭銻酸鹽玻璃光纖包括纖芯和包層，包層包覆纖芯，纖芯的材料為鑭銻酸鹽玻璃；所述鑭銻酸鹽玻璃按照摩爾百分比計，主要由以下原料制備而成：3～50％La₂O₃，20～70％SiO₂，5～30％Sb₂O₃，0～5％Er₂O₃且不為0。本發明還公開了鑭銻酸鹽玻璃光纖的制備方法。本發明的鑭銻酸鹽玻璃光纖抗析晶性好，在高溫下不會出現析晶或分相情況，具有優異的機械加工性能，能實現玻璃中Er離子的寬帶近紅外發光，且離子摻雜濃度高，可實現高增益、低損耗。本發明的光纖用于光放大器和/或激光器領域。

技術領域

本發明屬于光纖技術領域，具體涉及一種鑭銻酸鹽玻璃光纖及其制備方法與應用。

背景技術

摻鉺光纖放大器由于其增益高、噪聲性能好、輸出功率高、工作波段與石英光纖低損耗窗口相對應，這些優點使其成為當今主流的光纖放大器。但隨著光通信技術的發展，光纖的通信容量不斷提高，摻鉺光纖放大器的工作波段較窄限制了通信容量的提高，拓寬摻鉺光纖放大器的工作波段成為現下提高光纖通信容量的重要難題。

拓寬光放大器的工作波段的放大主要有使用拉曼光纖放大器、改變增益光纖中的摻雜離子和改變摻鉺光纖的玻璃基質等。拉曼光纖放大器和過渡離子摻雜光纖放大器的增益較低，泵浦效率低，限制了它們在光通信系統中的廣泛應用。而實現摻鉺光纖寬帶發光主要是使用重金屬氧化物玻璃材料，這類材料聲子能量低，成玻性能好，并能實現Er離子的寬帶近紅外發光，受到了廣泛的關注。

銻酸鹽玻璃作為重金屬氧化物玻璃的重要成員，由于其聲子能量低，有利于Er的近紅外寬帶發光，且與二氧化硅相容性好，稀土摻雜量高，逐漸受到許多科研工作者的廣泛研究。但由于銻硅二元玻璃在高溫下不穩定，會產生分相，引起光散射，導致玻璃失透，增加光纖損耗，不利于其在光放大領域的應用。

發明內容

為了克服現有技術的缺點和不足，本發明的目的在于提供一種鑭銻酸鹽玻璃光纖及其制備方法。本發明的鑭銻酸鹽玻璃光纖抗析晶性好，在高溫下不會出現析晶或分相情況，具有優異的機械加工性能，能實現玻璃中Er離子的寬帶近紅外發光，且離子摻雜濃度高，可實現高增益。

本發明的另一目的在于提供上述鑭銻酸鹽玻璃光纖的應用。所述鑭銻酸鹽玻璃光纖在光放大器和/或激光器領域的應用。

本發明的目的通過如下技術方案實現：

一種鑭銻酸鹽玻璃光纖，包括纖芯和包層，包層包覆纖芯，纖芯的材料為鑭銻酸鹽玻璃；所述鑭銻酸鹽玻璃按照摩爾百分比計，主要由以下原料制備而成：3～50％La₂O₃，20～70％SiO₂，5～30％Sb₂O₃，0～5％Er₂O₃且不為0。

所述鑭銻酸鹽玻璃中各原料優選：15～30％La₂O₃，39～65％SiO₂，15～30％Sb₂O₃，1.5～4％Er₂O₃。在優選的范圍內，鑭銻酸鹽玻璃光纖的稀土溶解度較高，摻雜濃度可達1.5-4mol％Er₂O₃，比銻酸鹽玻璃提高5倍，近紅外發光強度可提高2-4倍。在銻酸鹽中網絡結構致密，導致稀土離子之間距離變窄，容易發生能量傳遞而引起濃度猝滅，故無法高摻稀土離子，通過La的加入，破壞了原本致密網絡結構，有利于避免稀土離子間的能量傳遞，故而提高了Er離子的摻雜濃度。