[发明专利]发射波长处于1.5～2.2μm的锗酸盐玻璃光纤

说明书

技术领域

本发明涉及光纤，具体涉及到一种在一定波长泵浦光激发下可获得1.5～2.2μm发光的锗酸盐玻璃光纤。

背景技术

光纤激光器具有体积小、光束质量高、能量转换效率高、便于集成的优点，现已成为固体激光器的主要研究方向。输出波长处于1.5～2.2μm波段的激光属于人眼安全激光，在激光测距、卫星遥感、示踪气体跟踪、材料加工、军事科研和外科手术等领域有着广泛的应用前景。另外，1.5～2.2μm的光纤有望用作未来超低损耗远程通信的光纤放大器。所以，近年来1.5～2.2μm发光的玻璃光纤材料已成为研究的热点。

目前，研究较多的1.5～2.2μm发光的玻璃光纤的基体材料主要有石英玻璃、碲酸盐玻璃、氟化物玻璃以及锗酸盐玻璃。石英玻璃较高的声子能量(～1100cm^-1)、较低的稀土离子掺杂能力(<1000ppm)使得光纤激光器的量子效率和斜率效率不高，不利于从单根光纤中获得大功率的激光输出；碲酸盐玻璃虽然具有较高的稀土离子掺杂能力、相对较低的最大声子能量(～800cm^-1)，但碲酸盐玻璃较低的激光损伤阈值和相对较差的化学稳定性限制了其应用；氟化物玻璃的声子能量较低(～500cm^-1)、激光器的量子效率较高，但氟化物玻璃的化学稳定性和玻璃拉丝性能差的缺点限制了其使用。

锗酸盐玻璃具有良好的机械性能、化学稳定性、较好的稀土离子掺杂能力、相对较低的最大声子能量、良好的拉丝性能。因此，近年来以锗酸盐玻璃为基体材料的光纤激光器已成为研究的热点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种发射波长处于1.5～2.2μm的锗酸盐玻璃光纤，可用于制备输出波长处于1.5～2.2μm波段的光纤激光器，或用于制备未来超低损耗远程通信用的输出波长范围为1.5～2.2μm的光纤放大器。

本发明为解决上述问题所采用的而技术方案为：一种发射波长处于1.5～2.2μm的锗酸盐玻璃光纤，其纤芯玻璃组分包括：

GeO₂                 40～90mol％；

PbO                  0～25mol％；

BaO或CaO             0～20mol％；

Ga₂O₃                    5～30mol％；

La₂O₃或In₂O₃或Y₂O₃或Al₂O₃  1～10mol％；

Li₂O或Na₂O或K₂O           0～10mol％；

所述纤芯玻璃掺杂有稀土离子，所掺杂的稀土离子及其掺杂方式为：单掺Tm³⁺，或单掺Ho³⁺，或Tm³⁺/Ho³⁺共掺，或Tm³⁺/Yb³⁺共掺，或Ho³⁺/Yb³⁺共掺，或Tm³⁺/Ho³⁺/Yb³⁺三掺；稀土离子采用在玻璃配方不变的基础上外加的方法。稀土离子相对于所述纤芯玻璃组分总量的掺杂浓度范围为0.2～4mol％。所掺杂的稀土离子由氧化物、氟化物或氯化物引入。

上述的发射波长处于1.5～2.2μm的锗酸盐玻璃光纤，所述光纤为单包层光纤或双包层光纤或光子晶体光纤。

上述的发射波长处于1.5～2.2μm的锗酸盐玻璃光纤，所述双包层光纤内包层的横截面为圆形、椭圆形、方形、D形或梅花形。

上述的发射波长处于1.5～2.2μm的锗酸盐玻璃光纤，所述当光纤的包层端面为圆形时，纤芯位于包层的中心或偏离包层中心。

上述配方中涉及的Ba/Ca，La/In/Y/Al以及Pb元素的氧化物也可以用该元素相应的氟化物或氯化物部分或全部取代，BaO/CaO以Ba²⁺/Ca²⁺的碳酸盐或硝酸盐引入。