[发明专利]在掺镨的常规玻璃和纤维中的高效发射

说明书

在掺镨的常规玻璃和纤维中的高效发射。一种光学材料，包括：二氧化硅主体；以及，镨掺杂剂；其中镨原子被配置为在所述二氧化硅主体中形成纳米团簇。另外，所述光学材料可以含有镱共掺杂剂。纳米团簇包括Ge、Te、Ta、Lu和/或F、Cl，以使多声子猝灭最小化。此外，可以将所述纳米团簇封装在低声子能量壳中，以使向主体基质的能量转移最小化。

相关申请的交叉引用

本申请要求申请日为2019年2月19日、申请号为No.62/807,521的美 国临时专利申请的优先权。美国临时专利申请62/807,521的公开内容和全部 教导通过引用并入本申请。

技术领域

本发明主要涉及光学材料，更具体地，涉及掺镨光纤。

背景技术

由于与基质(matrix)的相互作用，镨(Pr)中的1.3μm跃迁发生多声 子猝灭，这从根本上完全消除了二氧化硅基主体(silica based hosts)中的辐 射发射。可以通过选择低声子能量主体(例如氟化物玻璃)使其最小化。尽 管在中红外(mid-IR)中氟化物光纤的光损耗低于二氧化硅，但在1.3μm处 二氧化硅光纤中的光损耗要低得多，这对光纤激光器和放大器是有利的。浓 度淬灭还显示出限制了中红外主体(例如氟化物玻璃)中的掺杂剂浓度。

发明内容

为了克服上述的缺点，本申请提出在二氧化硅中掺杂铒(Er)纳米团簇 显示出的高效率可以扩展到Pr，这可以允许更高的掺杂剂浓度和更优的性 能。

另外，有可能调整纳米团簇的形成，以将在1.3μm窗口中发生的激发态 吸收(ESA)转移到更长的波长。这将允许设备在此窗口中扩展操作范围， 这是非常需要的。

本公开的目的是探索在二氧化硅纤维中的掺Pr纳米团簇的优点，使得 针对二氧化硅纤维开发的技术可以用于该应用。

本发明的一种实施方式提供了一种光学材料，该光学材料含有：二氧化 硅主体；以及镨掺杂剂；其中镨原子被配置为在二氧化硅主体中形成富硅的 纳米团簇。

本发明的一种实施方式提供了一种光纤放大器，该光纤放大器包括由光 学材料制成的光纤，所述光学材料包括：二氧化硅主体；以及镨掺杂剂；其 中镨原子被配置为在二氧化硅主体中形成富硅的纳米团簇。

另外，光学材料可以含有镱共掺杂剂。纳米团簇可以含有Ge、Te、Ta、 Lu和/或F、Cl以及Pr，或者，纳米团簇可以完全由Ge、Te、Ta、Lu和/或 F、Cl以及Pr组成，以使多声子猝灭最小化。此外，可以将纳米团簇封装在 低声子能量壳中，以使得向主体基质(the hostmatrix)的能量转移最小化。

具体实施方式

在本文公开的本发明的实施方式的描述中，对方向或定向的任何引用仅 是为了方便描述，而不是以任何方式限制本发明的范围。相对术语，例如“下” (lower)，“上”(upper)，“水平”，“垂直”，“上”(above)，“下”(below)， “上”(up)，“下”(down)，“顶”(up)和“底”(bottom)以及它们的派生 词(例如，“水平地”(horizontally)，“向下地”(downwardly)，“向上地” (upwardly)等)应解释为指的是所描述的方向。这些相对术语仅是为了方 便描述，除非明确指出，否则不需要在特定方向上构造或操作该设备。除非 另有明确说明，诸如“附接”(attached)，“使……附于”(affixed)，“连接” (connected)，“耦合”(coupled)，“相互连接”(interconnected)等类似的术 语是指一种关系，其中结构通过中间结构、以及可移动的或刚性的附件或关 系直接或间接地彼此固定或彼此附接。而且，本发明的特征和优点通过参考 示例性实施方式来说明。因此，本发明明确地不应限于此种示例性实施方式， 这些示例性实施方式说明特征的一些可能的非限制性组合，这些非限制性组 合可以单独存在或者与其他特征相组合而存在；本发明的范围由所附的权利 要求书限定。