[发明专利]新型铋铒共掺石英光纤预制棒、应用及制备方法

权利要求书

1.一种新型铋铒共掺石英光纤预制棒，其特征在于，包括：

外层，其材料为二氧化硅；和

芯层，其材料为共掺铒离子和铋原子的二氧化硅材料，通过二者间的相互作用，从而得到近红外发光，并拓宽发光带。

2.根据权利要求1所述的新型铋铒共掺石英光纤预制棒，其特征在于，所述的近红外发光波长为～1270nm和～1530nm。

3.根据权利要求1或2所述的新型铋铒共掺石英光纤预制棒，其特征在于，所述芯层中，所述铒离子和所述铋原子掺杂在高纯二氧化硅材料中。

4.根据权利要求1-3任一项所述的新型铋铒共掺石英光纤预制棒的应用，其特征在于，所述新型铋铒共掺石英光纤预制棒制成器件，应用于光纤放大器和光纤激光器中。

5.一种制备权利要求1-3任一项所述的新型铋铒共掺石英光纤预制棒的方法，其特征在于，按照如下步骤进行操作：

步骤100沉积管的腐蚀与清洗：选择石英管作为沉积管，使用氢氟酸对沉积管进行腐蚀直至到达预定直径，再使用去离子水对沉积管进行清洗；

步骤200沉积管抛光及干燥：在高温有氧环境下使用六氟化硫SF₆对石英管内壁进行抛光，除去管内壁的有机物等杂质，并使用喷灯加热沉积管使其保持干燥；

步骤300包层沉积：将高纯度氟化硅SiCl₄和氧气O₂混合气体通入高纯石英玻璃管中，经过氢氧焰喷灯高温加热处理，使石英玻璃管内的混合气体发生化学反应，可以在石英管内表面生成二氧化硅SiO₂颗粒，多次重复此步骤，二氧化硅SiO₂颗粒体积累到一定的厚度后升温将其逐渐玻璃化，

步骤300中混合气体的化学反应为：SiCl₄+O₂→SiO₂+2Cl₂；

步骤400芯区沉积：采用氧气O₂作为载气将氯化硅SiCl₄原料送入沉积管，Er(thd)₃作为Er离子的螯合物前体，由氦气He携带进入沉积管，在氦气He的携带下氧化铋Bi₂O₃也进入沉积管，同时一氧化碳CO进入沉积管与其他原料混合，调节氢氧焰喷灯气流，使其温度稳定在1800℃，

步骤400中混合气体的化学反应为：SiCl₄+O₂→SiO₂+2Cl₂、2C₃₃H₅₇O₆Er+90O₂→Er₂O₃+66CO₂+63H₂O、Bi₂O₃+3CO→2Bi+3CO₂；

步骤500高温塌缩：将氢氧焰温度稳定在2100℃，定管内压力维持在正压，在塌陷过程中压力逐渐下降，最终在负压状态下收缩成一根实心铋铒掺杂光纤预制棒；

步骤600预制棒套管：在步骤400中形成的预制棒外部覆盖一层厚度合适的高纯石英管，利用真空泵保证套管过程中管内有足够的负压，最终制成预设芯/包比的新型铋铒共掺石英光纤预制棒。