[发明专利]一种Bi/Er或Bi/Er/Al共掺石英光纤及其制备方法

摘要

本发明涉及一种基于原子层沉积技术（ALD）的具有超宽带、高增益特性的Bi/Er或Bi/Er/Al共掺石英光纤及其制备方法，属光纤技术领域。它由纤芯，内包层和包层组成，其特征在于所述纤芯由GeO₂材料构成，内包层由Bi/Er或Bi/Er/Al共掺材料构成，包层由纯石英构成，两种光纤结构如图1(a)所示，纤芯直径Φ=5~20μm，内包层直径Φ=8~50μm，包层直径Φ=40~400μm；如图1（b）所示，纤芯直径Φ=5~80μm，包层直径Φ=60~400μm。利用ALD技术交替沉积不同掺杂离子，沉积浓度为0.01‑10 mol%。本发明的光纤结构简单、合理，具有均匀分布与掺杂浓度可控等优点。

主权项

1.一种Bi/Er或Bi/Er/Al共掺石英光纤，包括纤芯(1)、内包层(2)和包层(3)，其特征在于，所述纤芯(1)是由掺杂高折射率GeO2的石英材料构成，所述内包层(2)是Bi/Er或Bi/Er/Al离子掺杂材料构成，所述包层(3)是由纯石英材料构成，所述内包层(2)包裹纤芯(1)并位于包层(3)的中部；所述Bi/Er或Bi/Er/Al共掺石英光纤的制备方法，利用原子层沉积技术精确控制前驱体脉冲时间、热源温度、反应温度与气体流速工艺参数沉积掺杂氧化铋、氧化铒或氧化铝，所述原子层沉积技术的控制参数均采用微沉积为20‑2000层，其中每个沉积循环在0.01‑0.25nm；且所述掺杂氧化铋、氧化铒或氧化铝的摩尔浓度为5ppm‑25mol％，步骤如下：1)利用MCVD沉积二氧化硅疏松层，并将其高温处理半玻璃化状态，为包层(3)，2)然后，利用ALD将氧化铋与氧化铒或氧化铋、氧化铒与氧化铝材料均匀沉积在包层(3)表面，为内包层(2)，3)最后沉积二氧化锗，浓度控制在1‑15mol％，且将掺有二氧化锗的疏松层半玻璃化，为纤芯(1)，4)通过重复2)过程的循环周期来调节氧化铋、氧化铒与氧化铝的掺杂浓度与掺杂粒子分布情况，5)其次，采用MCVD高温缩棒得到光纤预制棒，最后，将掺杂光纤预制棒在拉丝塔上进行光纤拉丝；所述氧化铝沉积100‑3000循环周期，氧化铋颗粒沉积100‑2000循环周期，沉积温度范围200‑300℃，前驱体脉冲时间10‑1000s、热源温度为100‑450℃、反应温度为120‑400℃、气体流速控制在20‑600sccm，Er2O3颗粒100‑3000个循环周期，沉积温度范围200‑500℃，交替沉积Bi2O3和Er2O3共150‑4000个循环周期。