[发明专利]一种稀土离子掺杂硅酸盐光纤及其制备方法

说明书

本发明涉及一种稀土离子掺杂硅酸盐光纤及其制备方法，包括纤芯和包层，所述的纤芯由Yb³⁺、Nd³⁺、Tm³⁺离子掺杂的YSO(Y₂SiO₅)、SSO(Sc₂SiO₅)、LSO(Lu₂SiO₅)、GSO(Gd₂SiO₅)单晶构成，包层由石英玻璃构成；其中，Yb³⁺、Nd³⁺、Tm³⁺的掺杂浓度分别为：3～6mol.％、0.3～0.6mol.％、2～5mol.％。与现有技术相比，本发明可以增加无包层稀土硅酸盐的激光效率，从而有可能获得高功率的晶体光纤激光器。

技术领域

本发明属于晶体材料制备技术领域，尤其是涉及一种稀土离子掺杂硅酸盐光纤及其制备方法。

背景技术

目前，晶体包层广泛应用的材料为石英(SiO₂)。石英光纤的基本功能是对光束的束缚及传播，即把一定波长的光能束缚在几到几十微米的径向范围内而沿石英光纤长度方向作低损耗传播。由于石英光纤传输波长范围宽(从近紫外到近红外，波长从0.38-2.1um)，所以石英光纤适用于紫外到红外各波长信号及能量的传输，石英光纤数值孔径大、光纤芯径大、机械强度高、弯曲性能好和很容易与光源耦合等优点，故其在传感、光谱分析、过程控制及激光传输(特别是传输He-Ne、Ar⁺离子和YAG激光的理想介质)、激光医疗、测量技术、刑侦，信息传输和照明等领域的应用极为广泛。已广泛应用于电子、医疗、生物工程、材料加工、传感技术、国防军事等各个领域。石英光纤是光导纤维的简称，是用纯度特别高的石英玻璃(以SiO₂为主要成分)制作的纤维状波导结构。石英光纤的基本功能是对光束的束缚及传播，即把一定波长的光能束缚在几到几十微米的径向范围内而沿石英光纤长度方向作低损耗传播。

石英光导纤维的损耗已经降到0.2dB/km以下，多种特殊光纤层出不穷。稀土离子掺杂的光纤具有光放大的特点，能满足光通讯的要求，并且稀土离子能级丰富，在不同的基质环境中可发出不同波段的光，因此稀土掺杂的晶体光纤有广阔的前景。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种稀土离子掺杂硅酸盐光纤及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种稀土离子掺杂硅酸盐光纤，包括纤芯和包层，其特征在于，所述的纤芯由Yb³⁺、Nd³⁺、Tm³⁺离子掺杂的YSO(Y₂SiO₅)、SSO(Sc₂SiO₅)、LSO(Lu₂SiO₅)、GSO(Gd₂SiO₅)单晶构成，包层由石英玻璃构成；其中，Yb³⁺、Nd³⁺、Tm³⁺离子的掺杂浓度分别为：3～6mol.％、0.3～0.6mol.％、2～5mol.％。

所述的纤芯是由5mol％Yb³⁺离子掺杂的硅酸盐光纤构成，所述的纤芯原料配方的摩尔组分包括：Yb₂O₃，Re₂O₃和SiO₂，Yb₂O₃与Re₂O₃的总摩尔量与SiO₂的摩尔量之比为1:1，Yb₂O₃与Re₂O₃的摩尔百分含量分别为5mol％的Yb₂O₃，95mol％的Re₂O₃，Re表示，Y、Sc、Lu或Gd。