[发明专利]一种光纤放大器用银纳米晶增强掺铒铋酸盐激光玻璃及其制备方法

说明书

本发明提供了一种光纤放大器用银纳米晶增强掺铒铋酸盐激光玻璃，该玻璃由以下摩尔百分比的原料制备而成，Bi₂O₃：48～65mol％，B₂O₃：15～25mol％，SiO₂：15～25mol％，Er₂O₃：0.5～1mol％，Ag：0～1mol％。本发明还提供了上述一种光纤放大器用银纳米晶增强掺铒铋酸盐激光玻璃的制备方法，本发明玻璃具有1450～1700nm的宽带发光性能，最大发射界面7.1×10^‑21cm²，覆盖C+L通讯波段，适用于光纤通讯领域的近红外宽带光纤放大器。

技术领域

本发明属于材料学领域，涉及发光材料，具体来说是一种光纤放大器用银纳米晶增强掺铒铋酸盐激光玻璃及其制备方法。

背景技术

光纤放大器是光纤通信系统对光信号直接进行放大的器件，同时还具有实时、高增益、宽带、低噪音及低损耗的全光放大功能，是新一代光纤通信系统中必不可少的关键器件。掺铒光纤放大器的研制成功，极大的推动了光纤通信技术的发展，以其优越的性能已广泛应用于长距离、大容量、高速率的光纤通信系统。近年来，随着信息技术及多媒体技术的发展，传统的掺铒光纤放大器已经不能满足对光纤通信系统信息容量及传输速度的要求。掺铒光纤放大器由于其平均增益带宽只有35nm左右，严重制约了传输波长的信道数。因此研究新的光纤放大器材料，获得超宽带的平坦增益放大器是当前光纤放大器的发展方向。

金属表面的电子在光波作用下会发生集体共振，产生表面等离子波，常被称为金属表面等离子体共振。其振荡频率随着金属颗粒的大小发生移动。当纳米金属颗粒掺入稀土离子掺杂的玻璃基质中时，不但会影响局域场强度，还会与稀土离子相互传递能量，从而影响稀土离子的发光性能。

发明内容

针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种光纤放大器用银纳米晶增强掺铒铋酸盐激光玻璃及其制备方法，所述的这种光纤放大器用银纳米晶增强掺铒铋酸盐激光玻璃及其制备方法要解决现有技术中当纳米金属颗粒掺入稀土离子掺杂的玻璃基质中时，不但会影响局域场强度，还会与稀土离子相互传递能量，从而影响稀土离子的发光性能的技术问题。

本发明提供了一种光纤放大器用银纳米晶增强掺铒铋酸盐激光玻璃，由以下摩尔百分比的原料制备而成：

本发明还提供了上述的一种光纤放大器用银纳米晶增强掺铒铋酸盐激光玻璃的制备方法，包括以下步骤：

1)按照摩尔百分比称取Bi₂O₃、B₂O₃、SiO₂、Er₂O₃和Ag，将原料放入一个反应容器中进行充分研磨，混合均匀；

2)将混合均匀的原料料放入刚玉坩埚中置于硅碳棒电阻炉中，在1000～1100℃范围内熔制15～25分钟，得到熔融澄清的玻璃液体，将所得的熔融澄清玻璃液体浇注在预热(200～250℃)的模具上；

3)待玻璃液固化后迅速将其送入350～400℃的的马弗炉中退火，保温3～4小时，然后随炉冷却至室温，即得光学均匀的玻璃。

本发明通过Ag纳米颗粒与Er³⁺离子的相互作用，增强铒离子1550nm波段发光性能。本发明通过进行Er/Ce多种配比稀土离子掺杂，获得了一系列浓度配比的铋酸盐玻璃。玻璃呈棕色，透明，物理化学性质均匀，在800nm波长的激光二极管泵浦下，具有1450～1700nm宽带发光，最大发射界面7.1×10^-21cm²，覆盖C+L通讯波段，适用于近红外宽带光纤放大器。

附图说明