[发明专利]镱铋共掺的磷酸盐基光学玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学玻璃，特别是一种铋镱共掺的磷酸盐基光学玻璃，镱离子能高效率的吸收某些特定波长的泵浦光，并通过镱铋能量转移，实现铋离子近红外荧光发射的显著增强。该玻璃能够发射出很强的近红外通讯波段荧光，具有较长的荧光寿命，带宽宽，适合作为增益介质用于光学放大器或激光器。该方法能够用于所有铋掺杂玻璃中铋离子发光的增强。

背景技术

自80年代末至90年代初期研发的掺铒光纤放大器(EDFA)，并应用于1.55μm频段的光纤通信系统以来，大大推动了光纤通信向全光传输方向发展。但目前广泛应用的EDFA和其它稀土离子掺杂光纤放大器的增益带宽最大也不会超过100nm，仅能覆盖石英单模光纤中第三通信窗口，制约了光纤通信进一步向更快数据传输速率和数据传输容量发展。

Raman放大器虽然能够在最大300nm的带宽范围内提供增益，但其运行需要非常高的抽运功率(对于长度小于100nm的光纤大于1瓦)，难以广泛的应用于现有通讯系统和通讯网络。研制新型的发光材料，以实现更宽范围内的光放大，拓展现有的通信带宽和充分利用现有的通信窗口，如石英光纤位于1.3μm的第二通信窗口，成为解决现有光通信系统中传输速率和传输容量瓶颈最有效的途径之一。

近年来，铋掺杂玻璃和光纤材料，因其在1.3μm附近的宽带荧光发光性能，成为最有可能实现超宽带光放大和新型光纤激光器的基质材料，备受人们的关注。三菱电线工业株式会社的藤本靖等，日本板硝子株式会社的岸本正一等，以及中国科学院上海光学精密机械研究所的彭明营等人进行了大量此邻域的研究工作并根据其研究成果申请相应题目的发明专利。2005年，Dvoyrin等人实现了掺铋石英光纤在808nm泵浦下的光放大和激光输出。

但是，它们均存在铋对泵浦光的吸收能力不高和荧光发射强度较低的问题。如要使这种材料实用化，还必须提高其发光性能。且它们主要依靠808nm泵浦源进行激发，无法通过其它泵浦源获得强发光性能和增益效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种镱铋共掺的磷酸盐基光学玻璃及其制备方法，通过镱铋共掺产生能量转移提高玻璃中铋离子发光强度的方法，以增强上述的玻璃或光纤对泵浦光的吸收能力，显著提高材料的发光性能和增益效果。该玻璃应能在405nm、532nm、808nm和980nm的泵浦下获得较强的近红外超宽带荧光，且在980nm泵浦下玻璃荧光发射具有非常显著的增强效果，有望在光学放大器、高功率激光器及可调谐激光器等领域得到应用。

本发明的技术解决方案如下：

一种镱铋共掺的磷酸盐基光学玻璃，其特征在于该玻璃各组成及其配比mol％如下：

组成        配比mol％

P₂O₅        50～80；

Al₂O₃       5～30；

Ta₂O₃       0～5；

Ga₂O₃       0～5；

Y₂O₃        0～5；

Li₂O        0～30；

Na₂O        0～15；

K₂O         0～5；

ZnO         0～15；

MgO         0～40；

CaO         0～30；

SrO         0～15；

BaO         0～15；

TiO₂        0～5；

ZrO₂        0～5；

SiO₂        0～20；

Bi₂O₃       0.01～5；

Yb₂O₃       0.01～15。