[发明专利]一种S波段宽带发光铥掺杂铋酸盐激光玻璃及制备方法

说明书

本发明一种S波段宽带发光铥掺杂铋酸盐激光玻璃及制备方法，所用玻璃基质的各原料和掺杂离子浓度的摩尔百分比为(30‑42)PbO₂–(0‑15)PbF₂–(15‑25)Bi₂O₃–(10‑20)Ga₂O₃–(0.2‑2)Tm。将高纯度的原料在研磨钵中充分混合；然后将混合料装入铂金坩埚中，置于手套箱高温炉内熔融；将熔体玻璃倒在预热过的黄铜模具上，形成玻璃样品；将样品置于退火炉中300℃退火，冷却至室温；将退火过的玻璃样品切割抛磨，得到S波段宽带发光铥掺杂铋酸盐激光玻璃。本发明实现高效S波段宽带荧光输出，对进一步研究红外玻璃材料以及红外激光器及宽带放大器具有重要的参考价值和指导意义。

技术领域

本发明涉及一种激光玻璃及制备方法，尤其涉及一种S波段宽带发光铥掺杂铋酸盐激光玻璃及制备方法。

背景技术

已被广泛应用于光纤通信系统的传统石英光纤，其完整的低衰耗窗口范围是1450nm至1650nm。然而，由于掺铒光纤放大器工作波长和带宽的限制，只有在1550nm范围内的一部分波长区域被应用于波分复用系统。为了提供更高的传输总带宽，波分复用系统中需要将更多的波长合并输送。因此，除了传统的C波段(1530nm～1565nm)和L波段(1570nm～1600nm)外，还需要增加新的波段，以获得更高的传输带宽、更多的信道数和最小的光纤链路损耗。这样就需要有更宽放大波段的光放大器

由于在S波段(1460～1530nm)，广泛应用与通信领域的石英单模光纤的色散和衰耗减小，且光纤弯曲引起的损耗也低于传统的C波段及L波段，因此S波段成为潜在的通信带宽。开发出能应用于S波段的掺铥光纤放大器(TDFA)正越来越受到人们的关注，也是目前光纤通信器件探究的一个热点。

Tm³⁺的发光峰峰值处于S波段，因此我们选取Tm³⁺作为掺杂离子。要实现Tm³⁺的高效发光，就需要声子能量较低的玻璃基质材料。因为传统的硅基材料拥有较高声子能量，不利于减少非辐射跃迁几率，很难实现S波段的高效率发光。并且硅基材料稀土离子溶解浓度不高，因此探索声子能量低，稀土溶解度高同时兼具高化学稳定性的玻璃基质材料十分必要。ZBLAN玻璃声子能量较低(约为580cm^-1)、有较宽的红外透过范围，但是化学稳定性和成玻性能差、制备条件苛刻、原料成本高。铋酸盐玻璃折射率高(约2.1)红外透过范围宽、抗腐蚀能力强、稀土离子溶解性较好、化学稳定性相对较好。2002年，K.Kikuchi等首先报道了把未掺杂的铋基玻璃光纤运用到全光网，所制备的铋基光纤与硅基光纤的熔接损耗为0.48dB。2004年S.Q.Man报道了Tm³⁺掺杂铋酸盐玻璃的光谱特性研究，得到Tm³⁺在1.47μm处的荧光半高宽约为120nm，荧光寿命为0.15ms。综上所述，我们选用铋酸盐玻璃作为基质玻璃。

发明内容

本发明的目的是在808nm激光泵浦激发下实现S波段的宽带荧光发射，为未来实现S波段宽带放大器奠定基础而提供了一种S波段宽带发光铥掺杂铋酸盐激光玻璃及制备方法。

本发明是这样实现的：

一种S波段宽带发光铥掺杂铋酸盐激光玻璃，所用玻璃基质的各原料和掺杂离子浓度的摩尔百分比为(30-42)PbO2–(0-15)PbF2–(15-25)Bi2O3–(10-20)Ga2O3–(0.2-2)Tm。

一种S波段宽带发光铥掺杂铋酸盐激光玻璃的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：将高纯度的原料按一定配比称量好，在研磨钵中充分混合；

步骤二：然后将混合料装入铂金坩埚中，置于手套箱900℃高温炉内熔融；

步骤三：将熔体玻璃倒在预热过的黄铜模具上，形成玻璃样品；