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碲酸盐玻璃光纤

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Tm_3_掺杂碲酸盐微结构光纤激光器_姚传飞

Tm_3_掺杂碲酸盐微结构光纤激光器_姚传飞
3 用 1 560 nm 的激光泵浦时，H6 能级上的粒子会 3 跃迁至 F4 能级中能量较高的子能级， 经过非辐 3
碲酸盐微结构光纤的拉制 Tm 玻璃制作了六角形的纤芯预制 以 TZNB-
棒， 用 TZNB 玻璃制作光纤包层玻璃管， 采用管棒 法拉制出了微结构光纤， 拉制过程在光纤拉丝塔 上进行。具体过程为： 将玻璃棒放进玻璃管内拉 制出一次预制棒， 直径约为 3 mm； 再将一次预制 棒放进玻璃管内进行第二次拉制， 得到二次预制 棒， 直径约为 3 mm； 最后将二次预制棒放进玻璃 管内进行光纤拉制。最终得到的微结构光纤如图 3 所示， 纤芯被 6 个空气孔包围， 纤芯直径约为 4 μm， 空气孔的尺寸为 2． 7 ～ 3． 5 μm， 光纤直径约 为 300 μm。
YAO Chuanfei，JIA Zhixu，WANG Shunbin，KANG Zhe， ZHAO Dan ，QIN Weiping，QIN Guanshi *
（ State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics，College of Electronic Science ＆ Engineering ，Jilin University，Changchun 130012 ，China） * Corresponding Author，Email： qings@ jlu． edu． cn
－ 18 2
H6 的吸收截面 σ abs （ λ ）
［16 ］
： （ 1）
当积分发射截 数。根据 Caird 等人提出的理论，
2 ． 303 OD（ λ ） ， σ abs （ λ ） = Nd L
cm 时， 该能级具有较高的 面的值大于 1 × 10 3+ 量子效率， 有利于高效率激光的产生。而 Tm 掺

微纳光纤马赫泽德干涉仪

微纳光纤马赫泽德干涉仪

拍 ■光万与方Ｘ电数子据字进■２００９．０２
微纳光纤马赫-泽德干涉仪
作者： 作者单位：
刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
李宇航， 童利民 李宇航(浙江大学,光电系,现代光学仪器国家重点实验室,浙江,杭州,310027;西北大学,物理 学系,陕西,西安,710069)， 童利民(浙江大学,光电系,现代光学仪器国家重点实验室,浙江 ,杭州,310027)
6月27日
光纤的直径不能太细，使得形成３ ｄＢ耦合器需要的蓖叠长 度较长。为了进一步减小ＭＺＩ的总体尺寸，我们采用高折射
率的碲酸盐玻璃微纳光纤在ＭｇＦ２衬底上制作ＭＺＩ，所用的
…一——
圈１氧化硅微纳光纤ＭＺＩ。（ａ）示意图；（ｂ）光学显微镜
照片
…”：＝……………””…一……””７
一…“ 碲酸盐玻璃微纳光纤从玻璃块材直接拉伸而得｛３１０我们制备 的碲酸盐玻璃微纳光纤ＭＺＩ结构如图２（ａ）所示，光纤直径 为４５０ ｎｎｌ，耦合区的长度约５ ｐ．ｍ。超连续光的输入和输出 通过标准单模光纤拉锥与碲酸盐玻璃微纳光纤的端对端耦 合实现，得到的透射谱见图２（ｂ）。根据图２（ｂ）估算的ＭＺＩ
两臂长差为３１岬，这与图２（ａ）的测量结果（约２９㈣基本
叮甘１ｎ 总之，我们采用氧化硅和碲酸盐玻璃微纳光纤在低折
射率衬底上成功研制了ＭＺＩ，总体尺寸大约几十到几百微 米，干涉对比度约１０ ｄＢ。通过显微镜下的微纳操作，还可 以对于涉仪程差进行调节。由于微纳光纤ＭＺＩ易于制作、结 构紧凑、且易于和光纤系统集成，所以有望用作微型光调制 器、传感器及其他微纳光子学器件。
日
２００８’中国光学重要成果
ＯＰＴＩＣＳ ＩＮ ＣＨｌＮＡ ２００８’
微纳光纤马赫一泽德干涉仪

超宽带光纤拉曼放大器用多组分碲酸盐玻璃的研究

超宽带光纤拉曼放大器用多组分碲酸盐玻璃的研究

宽带光纤放大器 是下代 大容量 光纤 通信网络 中最为重要 的 光 学 器件 之 一 ， 它可 以提 供 多通 道 数 据 传输 业 务 。 目前 已有 几 种 类型的宽带光纤放大器的报道 ，如掺 Ｅ 碲酸盐玻璃光纤放大器 ｒ （ Ｄ Ｆ ｓ ，两个增益级联 的掺 Ｅ 光纤放大器 （ Ｄ Ａ ） Ｅ ＴＡ） ｒ Ｅ Ｆ ｓ ，以及 Ｅ Ｆ 拉曼混合光纤放大器等等。其 中拉曼混合光纤放大器可 以 Ｄ／ 产生大于 ２ Ｂ的增益和大约 ８ ｍ增益带宽 ， 以说是这几类 ０ｄ ０ｌ ｌ 可 光放大器中的佼佼者 。光纤拉 曼放 大器可以对光 纤低损耗窗 口 大约从 １２０ｎ １ ５ ｍ带 宽（ ５ Ｈ ） ７ ｍ一 ０ｎ ６ 约 ０Ｔ ｚ 中的信号进行 光放 大 ，这与掺 Ｅ 光纤放大器只能对特定波长进行放大具有明显差 ｒ 别 。从 系统观点来考虑 ， 分布式光纤拉 曼放大器可以利用传输光 纤进行 自身放大 ， 具有明显的优点 ， 但这并不适 合于波分复用系 统（ Ｍ） ｗＤ 中插入损耗的局部补偿等的应用 。 因此 ， 分立式光纤拉 曼放大器是必要 的。 目前 ， 广泛应用的拉曼增益介质为熔石英光 纤 和锗掺杂的熔石英光纤 ， 这是由于它们具有低的传输损耗 。但 是， 熔石英光纤 可利用 的拉曼放大范围有限 ， 仅为 ５Ｔ ； Ｈｚ同时拉 曼增益系数相对较小 。即使 是采用锗掺杂 ， 熔石英光纤在拉曼放 大带宽和增益方 面仍然是有限的。基于这 一事实 ， 有必要对满足
Ｔ １ Ｂ Ｗ １ Ｐ ５ ｅ － ５ ｎ ５ ２ － Ｏ Ｏ－ ＷＯｒ ｌ Ｐ Ｏｊ４ｌ Ｚ ｏ ５ ｏ Ｔ Ｏ２ １ Ｚ Ｏ－ Ｎｂ Ｏｙ Ｉ Ｂａ ５ ５ － Ｏ ｚ Ｏ
Ｔ Ｎ Ｂｌ Ｗ１Ｆ ５ ｅ ｚ １ Ｚ Ｏ ５ ｂ０ Ｂ Ｏ ｌ ＷＯ Ｏ ２ ５ １ Ｚ ５ Ｔ Ｏ － ５ ｎ － Ｎ ２￣５ ａ — Ｏ ｒｌ Ｐｏ ５ ０ ０５ ４

新型掺Er 3+碲酸盐玻璃光谱性质与Judd—Ofelt理论分析

新型掺Er 3+碲酸盐玻璃光谱性质与Judd—Ofelt理论分析
维普资讯
第２ ４卷 第１ 期
哈 尔 滨 师 范大 学 自然 科 学学 报
Ｎ Ｆ ＡＬ Ｓ Ｉ ＣＥ ０Ｕ ＡＬ ＯＦ ＨＡＲＢ Ｎ Ｎ Ａ ＵＲ Ｃ ＥＮ Ｓ Ｊ ＲＮ Ｉ ０ＲＭＡＬ ＵＮ ＶＥ Ｉ Ｙ Ｉ ＲＳ Ｔ
新型掺 Ｅ３ 碲 酸 盐玻 璃 光谱 ｒ＋
质材料 ．
１ 实验
玻璃 组分 （ ５一 Ｔ Ｏ ｘ ｉ Ｎ ＝ ９ ） ｅ 一 ＳＯ 一５ ａＯ（ ５ １ ，５ ２ ，５ｍｏ ） 以 ＳＯ ，０ １ ，０ ２ １ ， ｉ２含量 由 ５ １ ，５ ％ ，０ １ ， ２ ，５ ｍｏ％ 对 样 品 依 次 命 名 为 Ｔ Ｎ１ １ Ｎ ， ０ ２ １ Ｓ ， ’ ２ Ｓ Ｔ Ｎ ，’ ４ Ｔ Ｎ ， ｒ 离子掺 杂浓度 为 １ｍ １ Ｓ ３ １ Ｎ ，Ｓ ５ Ｅ Ｓ ｏ％． 其中， 原料 均 为分 析 纯 的氧 化物 和 碳 酸盐 ， 各 Ｅ ， ｒＯ 为光谱 纯． 比例分别 准确称 量 １ 按 ０ ｇ药 品 ，
基 金 （ Ｍ ０ ５— ７ Ｋ ２０ ０ ）
维普资讯
第 １期
新型掺 Ｅ３ ｒ 碲酸盐玻璃光谱性 质与 Ｊｄ ｕ ｄ—Ｏｅ ｆｈ理论分析
２ ７
了玻璃基 质 的光谱性 质． 用 Ｊｄ 应 ｕ ｄ—Ｏ ｅ ｆ ｈ理 论 计
４ （ ） ｆ Ｓ ， Ｊ ＞ｌ
性 质 与 Ｊｄ ｕ ｄ—Ｏｅ 理 论 分 析 术 ￣ｔ ｌ
吴 昭君 孙江亭
（ 哈尔 滨 师 范大 学 ）
吕树 臣
【 摘要】 采用高温熔融法制备 了掺 Ｅ¨ ：ｅ Ｓ Ｎ ｒ ＴＯ 一 ｉ 一 ａＯ系列玻璃样品． Ｏ 测
试 了样 品 中 Ｅ “的发射 光谱 和吸 收 光 谱． 用 Ｊ ｄ ｒ 利 ｕ ｄ—Ｏｅ 论 计 算 了 Ｊｄ ｆ ｈ理 ｕ ｄ—Ｏｅ ｆｌ ｔ 强度参数 （：ｌ ）Ｅ ¨各 能级 间跃 迁的振 子强度 、 迁几 率、 ４ 、 ｒ ． ６ 跃 荧光 分 支比和 辐射 寿 命 等参数． 用测得 的发射 光谱 计 算 了 Ｅ¨ ： 利 ｒ ， ， 一 的 荧光 半 高全 宽 （ ＷＨＭ） ， Ｆ

中红外稀土掺杂碲酸盐玻璃和光纤

中红外稀土掺杂碲酸盐玻璃和光纤

中红外稀土掺杂碲酸盐玻璃和光纤
尹朋伟;李彦潮;赵文凯;赵国营;张龙;姜益光
【期刊名称】《发光学报》
【年(卷),期】2022(43)11
【摘要】中红外稀土掺杂连续光纤激光在光声技术、红外制导、医疗手术、塑料加工以及5G通信等领域有着十分广阔的应用前景。

然而,制备中红外稀土掺杂连续光纤激光器的光纤基质材料单一,再加上高增益光纤和器件的缺乏,大大限制了大功率单频连续光纤激光器的发展。

本文对比了传统的石英光纤、氟化物光纤、硫系光纤和重金属氧化物光纤,最终将碲酸盐光纤作为阐述对象。

重点阐述了国内外中红外稀土掺杂碲酸盐连续光纤激光的研究进展,目前2.0μm波段的最高输出功率为8.08 W、最高斜率效率为77%;3.0μm波段的理论模拟结果显示最高输出功率高达5.219 W、最高斜率效率可达40%。

【总页数】16页(P1705-1720)
【作者】尹朋伟;李彦潮;赵文凯;赵国营;张龙;姜益光
【作者单位】浮法玻璃新技术国家重点实验室;上海应用技术大学材料科学与工程学院;中国科学院上海光学精密机械研究所中国科学院强激光材料重点实验室【正文语种】中文
【中图分类】TN248.4
【相关文献】
1.Tm3+-Yb3+共掺杂的碲酸盐玻璃和光纤的光谱特性
2.稀土掺杂碲酸盐玻璃放大光纤研究综述
3.三维立体显示用稀土掺杂氧卤碲酸盐玻璃
4.碲掺杂钙-铝-锗酸盐玻璃宽带近红外发光及其调控机理
5.中红外碲酸盐玻璃及光纤研究进展
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Hello , Boys and girls. ----Cao & Lee
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碲酸盐玻璃光纤
目录：
引言 碲酸盐玻璃的性质
掺铒碲酸盐玻璃光纤及光纤放大器
结论
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Page 3
玻璃光纤的现状：
随着因特网，宽带综合业务数字网及多媒体 通讯的飞速发展，石英光纤平均增益带宽为 1530～1565nm，只有35nm左右，严重制约了传 输波长的信道数。人们亟需更多的信道数和带宽， 这就需要开发一种超宽带光纤放大器，它能在常 规EDFA工作的C波段以外进行放大。近年来出现 了多种新基质材料掺杂的光纤放大器，
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玻璃光纤的现状：
迄今为止，国外已有多家公司 开发了商品化的玻璃光纤（主 要包括掺铒碲酸盐玻璃光纤、 掺铒磷酸盐光纤、掺铒铋酸盐 光纤及掺铥、镨氟化物光纤等） 以及相应的玻璃光纤放大器， 稀土掺杂的玻璃光纤近年来在 WDM传输系统中发展迅速。
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玻璃光纤的主要特点：
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碲酸盐玻璃的组分及差热数据:
（1）在TeO2-R2O（R= Na，K等）碲酸盐玻璃系统中，在一定范围内随着碱 金属氧化物含量增加，玻璃转变温度Tg逐渐降低，而玻璃结晶开始温度Tx却 基本不变，相应的∆T变大，玻璃的抗析晶性能增加。 （2）稀土氧化物引入对碲酸盐玻璃的热稳定性是有影响的。有的稀土离子会 增加玻璃的稳定性，有的反而会降低玻璃的稳定性。
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Page 21
Thank U For Watching!
----Cao & Lee
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Page 7
碲酸盐玻璃组成:
碲酸盐玻璃的组分将直接影响玻璃的形成能力、热稳定性、折射 率大小、稀土离子掺杂浓度和稀土离子光谱特性等。
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碲酸盐玻璃结构:
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碲酸盐玻璃热稳定性:
碲酸盐玻璃材料的热稳定性好坏直接影响拉制的光纤内部损耗。
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稀土掺杂的碲酸盐玻璃光谱性质研究:
由于碲酸盐玻璃组分对Er3+、Tm3+离子光谱特性有 着重要的影响，另外碲酸盐玻璃的物理化学、机械强 度以及热稳定性能对其光纤拉制工序至关重要，所以 碲酸盐玻璃作为宽带放大器掺铒或掺铥光纤的基质材 料目前已成为宽带玻璃主动光纤研究重要组成部分， 近几年来日益得到广泛的研究。
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稀土掺杂的碲酸盐光谱性质的研究：
(1)如何提高Er3+离子或Tm3+离子在 碲酸盐玻璃中荧光带宽。 (2) 如何提高Er3+离子的 1.55µm(4I13/2→4I15/2)或Tm3+离 子1.47µm（3F4→3H4）在碲酸盐玻 璃中发光效率。 (3) 研究Er3+或Tm3+离子在碲酸盐 玻璃中的上转换现象。
玻璃光纤的光谱往往较石英基质中更加平坦和宽大；
稀土掺杂的玻璃光纤能工作在石英光纤无法放大工作的波段；
玻璃光纤制备工艺简单，成本低。
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碲酸盐玻璃主要包括以下特点:
① ② ③ ④ ⑤
较宽的红外透过范围（直到6µm）；
在氧化玻璃中具有较低的声子能量（约为650cm-1），
高折射率（2.0 左右）、高非线性折射率和高绝缘常数， 熔化温度较低（大约为900℃）； 与氟化物玻璃相比具有较好的化学稳定性。
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掺铒碲酸盐玻璃光纤
对掺铒碲基光纤如何将玻璃光纤与普通石英 光纤之间实现低损耗连接是碲酸盐玻璃光纤 应用到光纤放大器重要实际问题。连接损耗 主要是由模场直径失配、两光纤接触端面间 的反射等因素引起的。 NTT在1997 年报道的掺铒碲酸盐光纤的损 耗为3dB/m，1998 年减少到0.5dB/m， 1999 年又变为0.05dB/m，现在损耗为 0.02dB/m。
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掺铒碲酸盐玻璃光纤与石英光纤比较
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掺铒碲酸盐玻璃光纤放大器
EDTFA 是掺铒碲基光纤放大器， 其中铒光纤材料为碲酸盐玻璃基 质，工作波长范围可以覆盖整个 C 波段和L 波段。
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Page 18
C+L 波段放大：
目前石英光纤的C+L 波段宽带EDFA 是 基于C 波段EDFA 和L 波段EDFA 并行 放大的原理，可以在1530～1600nm 区 域获得70nm 以上的增益带宽，其中C 波段EDFA 工作波长一般为1528～ 1563nm，L 波段EDFA 工作范围一般约 为1568～1603nm，中间大约有5nm 的 带宽间隙不能被利用。而EDTFA 可以 工作在整个C＋L 波段，中间可以连续 而没有间隙。
碲酸盐玻璃热稳定性:
热稳定性常常用玻璃的析晶开始温度Tx和玻 璃转变温度Tg之间的差值∆T大小来衡量，一般用 差示扫描量热仪(DSC)或者差热分析仪(DTA)来测 定。 ∆T越大，表示玻璃光纤拉制时不产生析晶的 可操作温度范围越广，其热稳定性越好，反之， ∆T差值越小，玻璃热稳定性越差，光纤拉制时内 部易产生析晶。一般而言，∆T>100°C时玻璃的 热稳定性较好。
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Page 19
L 波段放大：
石英基质的L波段EDFA工作在 <1600nm时其优势在于不需要增益均衡 器的情况下，增益不平坦度可以达到 0.9dB [44]。但波长在>1600nm以上时， 铒离子在石英基质受激发射截面较小， 加上信号光的ESA作用，导致其在 >1610nm以上的噪声指数较大。而铒离 子在碲基材料中受激发射截面较大，其 噪声指数在>1620nm以上开始才明显增 大[45]。这样以来，EDTFA在L波段范 围上的增益带宽可以较L波段的EDFA至 少宽10nm左右。
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Page 14
掺铒碲酸盐玻璃光纤及其光纤放大器
采用碲酸盐玻璃基质的掺Er3+光纤或掺Tm3+光 纤能使信号在C+L波段（1530～1610nm）或S 波段（1420～1520nm）宽带区域实现有效的放 大。国际上一些著名的光纤材料研究单位纷纷 将碲酸盐基质的掺铒或掺铥光纤作为研究重点。
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Page 20
结论和展望：
碲酸盐玻璃作为一种新型的氧化物玻璃， 其基础研究方面还存在许多未知性，随 着信息技术，光通讯技术的发展，宽带 多波长光纤网络将成为信息时代的主流。 有关EDTFA 研究必将进一步深入展开， 相信随着碲酸盐材料研究的深入和发展， 以及EDTFA 其综合指标进一步提高其 应用前景也将更加广阔。