[发明专利]光波导、其制备方法和光纤放大器

说明书

本发明涉及用于波长范围约1300纳米的一种光波导、其制备方法和含有这种光波导的光纤放大器。

具有其所述特征的光波导在多种情况下均是已知的，例如从通信报导6(1983)增刊：“Communication BY Means of Light，”P29-35中获知。这种结构和组成的光波导可以用作为光通信技术的传递介质。

由1991年2月Journal of Lightwave Technology，Vol．9No．2，P220-227中可以获知如果光波导的芯含有Er作为激光活性物质，则用这种光波导可以将波长在1530nm左右的光放大。以此为基础，在波长范围在1530nm左右的系统中光纤放大器获得了成功运用。

但是波长范围1300nm左右时则是完全不同的一回事：正如在出版物PD12／1到PD12／4，OFC／10DC，93，2月21-26，1993，San Jose Convention Cener，San Jose California的导言部分中所指出的那样，在该波长范围下至今尚没有实用可靠的光纤放大器存在。1300nm的波长范围可用于在目前装配的许多光学通信系统中，其优点在于开头部分所述的这种光波导的传递性能在1300nm的范围内要比在1500nm范围更好，例如这种光波导的色散在1310nm左右为最小。因此，人们需要有一种光波导来用于放大波长范围在1300nm左右的光。

在上面所述的出版物中所提到的用于1300nm范围的光纤放大器中，采用用Pr掺杂的氟化物光纤的放大器被认为是最有前途的。但是，正如我们从″Lasers and Optronics″，1991年8月，P43-46，特别是P44右栏中所了解的，利用氟化物玻璃作为基础物质的光波导与采用二氧化硅作为基础物质的光波导相比具有很大的缺点，这是因为前者强度低、吸湿而且不能通过熔合而与SiO2光波导接合。对于含有Nd一氟化物光纤的光纤放大器来说也存在同样的问题。

因此人们希望有一种波长范围为1300nm、具有二氧化硅作基础物质的放大光波导。由上面所提及的出版“Journal of lightWave Technology”，P220左栏可以得知用Nd掺杂基础二氧化硅物质以获得一种适用于1300nm波长范围的光纤放大器是一种不现实的想法，其原因在于在该波长下，效果受到在激发条件下的吸收的有力限制。

本发明的任务是提供一种适用于1300nm波长范围的放大器光波导。

在权利要求1中描述了采用Nd作掺杂剂的该任务的一种解决方案。在权利要求2中描述了采用Pr作掺杂剂的另一种解决方案，在从属权利要求中则描述了进一步的进展。用于制备这种新型光波导的好方法则是权利要求6-9的主题。本发明的一个方面是该新型光波导还产生了一种新型光纤放大器，这是权利要求9的主题。

现在通过附图对本发明作详细描述。

图1是用于约1300nm波长范围的光纤放大器，它采用该新型光波导作为放大光波导，以及

图2是用来实施优选的用于制备该新型光波导的方法的一种装置。

图1中参考数字10代表光纤放大器的一种示意性的放大器-光波导。在接合点11和12处，它与光波导13相连，光波导13传导要放大的光输入信号，或者它与光波导14相连，光波导14传导该光纤放大器的经过放大的光输出信号。正像光纤放大器常用的那样，设置一种抽运光源15，在所示的情况下，该光源通过耦合器16而与光波导13耦合相连。正像在这类描述中常见的那样，放大器-光波导10以粗线画出，使之与普通光波导13和14区分开，尽管它具有一样的直径。经过这种光纤放大器的光的波长在1300nm范围内，在输入及输出处描述了一种数字信号，在输出处该信号以放大的信号形式表示。

本发明的基础在设计成用于1300nm范围的放大光波导的光波导具有下列组成：

二氧化硅是整个光个波导的基础物质，像常规的那样，该光波导的芯根据本发明含有用于增加折射率的掺杂剂，如GeO₂，以及附加的Nd和氟。包皮的组成是不重要的。重要的是钕与氟结合起来，即钕被氟离子包围。氟离子可以不被氧离子置换。钕和氟介质使钕具有所需的激光特性，它是将波长范围为1300nm的光放大所需要的。使氟包围钕的一种可能是使芯含有NdF₃化合物形式的Nd和F。

该芯还可以含有镨(Pr)以代替钕。它同样由氟包围Pr，并且对于镨来说，芯含有PrF₃化合物形成的Pr和F也是有利的。