[发明专利]具有小数值孔径的掺稀土光纤

权利要求书

1.一种放大光纤，包括：

中央纤芯，包括纤芯基质，所述中央纤芯适于传输和放大光信号；

包层，包围所述中央纤芯并适于将所述光信号限制在所述中央纤芯内，

其中所述纤芯基质包括(i)附加掺杂物和(ii)由稀土掺杂元素和纳米粒子基质形成的纳米粒子，所述纳米粒子基质包括一种或多种补充掺杂元素；

其中所述中央纤芯中稀土掺杂元素的浓度以重量计位于200ppm至1000ppm范围内，优选地位于200ppm至400ppm范围内；

所述中央纤芯中纳米粒子基质的浓度以重量计位于0.5重量百分比至5重量百分比范围内，优选地位于1.5重量百分比至4重量百分比范围内，更优选地位于2.3重量百分比至3.5重量百分比范围内；并且

所述中央纤芯中附加掺杂物的浓度以重量计位于1重量百分比至10重量百分比范围内。

2.根据权利要求1所述的光纤，其中，各稀土掺杂元素实质上由单一的化学元素组成；所述纳米粒子至少其中之一由至少两种不同的稀土掺杂元素形成。

3.根据上述任意一项权利要求所述的光纤，其中，所述纳米粒子中的所述稀土掺杂元素的浓度位于约0.5重量百分比与3重量百分比之间，优选地位于约0.75重量百分比与1.5重量百分比之间。

4.根据上述任意一项权利要求所述的光纤，其中，所述数值孔径位于0.10至0.18范围内。

5.根据上述任意一项权利要求所述的光纤，其中，所述附加掺杂物选自锗、氟、铝、磷或者这些元素的组合。

6.根据上述任意一项权利要求所述的光纤，其中，所述中央纤芯中纳米粒子的浓度位于10¹⁶NPs/cm³至10¹⁸NPs/cm³范围内。

7.根据上述任意一项权利要求所述的光纤，其中，所述纳米粒子基质实质上由氧化铝(Al₂O₃)组成。

8.根据上述任意一项权利要求所述的光纤，其中，所述稀土掺杂元素选自铒(Er)、镱(Yb)、铥(Tm)或者这些元素的组合。

9.根据上述任意一项权利要求所述的光纤，其中，所述补充掺杂元素与所述稀土掺杂元素的原子比在约10与500之间。

10.根据上述任意一项权利要求所述的光纤，对于在约1525纳米与1570纳米之间的频带C，所述光纤呈现出30nm至35nm范围内的增益宽度。

11.一种光学放大器，包括根据上述任意一项权利要求所述的光纤的至少一部分并使用位于500mW至1.5W范围内的泵浦功率。

12.一种制造初始预成型件的方法，包括：

在石英管的内表面上淀积基于石英的多孔层，所述多孔层包含位于约1重量百分比与10重量百分比之间的附加掺杂物；以及

用纳米粒子的悬浮液浸渍所述多孔层，以形成已浸渍的多孔层，所述纳米粒子包括稀土掺杂元素和包含一种或多种补充掺杂元素的纳米粒子基质；

其中所述已浸渍的多孔层中的稀土掺杂元素的浓度在约200ppm与1000ppm之间；并且

其中所述已浸渍的多孔层中的补充掺杂元素的浓度在约0.5重量百分比与5重量百分比之间，优选地位于1.5重量百分比与4重量百分比范围内，更优选地位于2.5重量百分比与3.5重量百分比范围内。

13.根据权利要求12所述的制造方法，其中，所述附加掺杂物选自锗、氟、铝、磷以及这些元素的组合。

14.根据权利要求12或13所述的制造方法，还包括在高于1000℃的温度下对所述已浸渍的多孔层应用至少一小时的热处理的步骤。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的制造方法，其中，所述纳米粒子基质是氧化铝，所述稀土掺杂元素是铒，并且所述氧化铝与所述铒的摩尔比位于100至500范围内，优选地位于150至350范围内。

16.根据权利要求12至15中任一项所述的制造方法，其中，所述纳米粒子基质是氧化铝，所述稀土掺杂元素是铒，并且铝与铒的原子比位于约100至500之间，优选地位于150至350之间。