[发明专利]铋铝共掺石英光纤预制棒及其制备方法

说明书

本申请公开了一种铋铝共掺石英光纤预制棒及其制备方法，涉及光纤领域。铋铝共掺石英光纤预制棒，包括：外层和芯层。外层材料为二氧化硅。芯层材料为共掺杂Bi原子和Al原子的二氧化硅材料，使得Bi原子的分布更为均匀，来产生并增强近红外发光。本申请的铋铝共掺光纤预制棒，其芯层材料为共掺杂Bi原子和Al原子的二氧化硅材料，使得Bi原子的分布更为均匀，来产生并增强近红外发光。铋铝共掺光纤预制棒的制备方法可采用改进型化学气相沉积技术进行制备，该制备方法无需引入其他助掺剂，因此结构和操作工艺简单，易于控制。

技术领域

本申请涉及光纤，特别是涉及一种铋铝共掺石英光纤预制棒及其制备方法。

背景技术

随着网络与通信技术的发展，传统的掺铒光纤放大器(EDFA)不能满足带宽和传输效率的巨大需求，而掺铋石英光纤材料有着1100-1600nm的超宽带发光，填补了稀土掺杂光纤在1150-1500nm的光谱空隙，有望成为新一代光放大增益材料。通过改进型化学气相沉积(Modified Chemical vapor deposition,MCVD)技术制备的掺铋石英光纤，打开了掺铋石英光纤制备实用的大门。采用掺铋光纤有望通过单波长的泵浦实现1100-1600nm波段的超宽范围光放大，无疑将极大拓展光通信带宽，提高通信容量，给现有的光纤传输系统带来一场新的革命。

对于掺铋石英光纤，其性能还有待于进一步提高，制备工艺主要存在以下问题：(1)掺铋光纤制备所需要的温度很高，要远远高于铋元素的沸点，这造成铋元素在纤芯中分布不均匀，使得掺铋光纤的性能可控性较低。(2)掺铋光纤中有效的铋掺杂浓度较低，当增加铋的掺杂浓度，会造成处于非近红外辐射波段的铋离子数量增加，并会使光纤本身的损耗增大。所以优化掺铋光纤的制作工艺，进一步提高掺铋光纤中铋元素的掺杂浓度，实现掺铋石英光纤高效的近红外发光，是目前掺铋石英光纤制备的重要问题。

发明内容

本申请的目的在于克服上述问题或者至少部分地解决或缓减解决上述问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种铋铝共掺石英光纤预制棒，包括：

外层，其材料为二氧化硅；和

芯层，其材料为共掺杂Bi原子和Al原子的二氧化硅材料，使得Bi原子的分布更为均匀，来产生并增强近红外发光。

可选地，所述外层的内壁进行刻蚀处理，以除去所述内壁处的有机物或其他杂质。

可选地，所述的铋铝共掺石英光纤预制棒，还包括隔离层，其位于所述外层与所述芯层之间，所述隔离层材料为二氧化硅。

可选地，所述近红外发光波长为1150nm。

根据本申请的另一个方面，提供了一种用于所述的铋铝共掺石英光纤预制棒的制备方法，按照如下步骤进行操作：

芯区沉积步骤：采用氧气O₂作为载气将氯化硅SiCl₄原料送入沉积管，采用氧气O₂作为载气将氯化铝AlCl₃原料送入沉积管，采用氦气He的携带氧化铋Bi₂O₃原料进入沉积管与其他原料混合，为所述沉积管加热，发生如下反应：

SiCl₄+O₂→SiO₂+₂Cl₂，

4AlCl₃+3O₂→2Al₂O₃+6Cl₂，

得到近红外发光的铋铝共掺石英光纤预制棒；

其中，沉积管为石英管。