鉍摻雜硼酸鹽和硅酸鹽玻璃的紅外寬帶發(fā)光和光放大.pdf

1、隨著計算機和國際互聯(lián)網(wǎng)絡的發(fā)展，全球信息化的進程一日千里，整個世界已經(jīng)進入信息時代。信息化進程的加快要求不斷提高光通訊網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸容量，而光纖放大器的增益帶寬直接決定著信道的數(shù)目，增益帶寬愈大，信道數(shù)目就愈多，信息傳輸?shù)娜萘亢退俣纫簿驮娇?。傳統(tǒng)的光纖放大器主要由稀土離子(Er<'3+>，Tm<'3+>或Pr<'3+>)摻雜的發(fā)光材料作為增益介質(zhì)，由于這些發(fā)光材料位于近紅外波段(1.2～1.6μm)的發(fā)光主要基于稀土離子的4f殼層電子間

2、的禁戒躍迂，所以這些稀土離子激活的光纖放大器的工作帶寬很難突破100nm，嚴重的限制了波分復用系統(tǒng)的進一步發(fā)展。雖然拉曼光纖放大器能夠有效地克服稀土離子摻雜的光纖放大器所固有的缺點，實現(xiàn)寬帶放大，但是這種類型的放大器要實現(xiàn)光放大需要具有多個不同的波長的泵浦源，需要泵浦源具有很高的泵浦功率，需要較為復雜的設計結(jié)構(gòu)，因此很少單獨使用此類光放大器來實現(xiàn)通訊信號的放大．在現(xiàn)有的通信系統(tǒng)中，即使將所有的稀土離子摻雜的光纖放大器聯(lián)合使用，也不能實現(xiàn)

3、石英光纖整個通訊窗口的同時放大。如果用一個超寬帶光纖放大器能夠?qū)崿F(xiàn)位于1.2～1.6μm波段的光信號的同時放大，這無疑將會給未來的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)帶來一場新的革命。而要研制這種新型的超寬帶光放大器件，就應該首先開發(fā)位于1.2～1.6μm波段的寬帶發(fā)光材料。 鉍摻雜玻璃在特定波長激發(fā)下會產(chǎn)生覆蓋1000～1700nm波長范圍的超寬帶紅外發(fā)光，有著200nm以上的半高寬和數(shù)百微秒的熒光壽命，因此這種材料很有希望實現(xiàn)超寬帶光放大，并成為新

4、一代的光纖放大器的核心．在本論文中，主要制備了鉍摻雜的硼酸鹽和硼硅酸鹽玻璃，并對其發(fā)光機理進行了初步研究。這類鉍離子激活的發(fā)光材料室溫下在808nm激光器的泵浦下能夠產(chǎn)生位于1300nm的寬帶和長壽命的熒光，并且能夠?qū)崿F(xiàn)光放大。獲得的主要成果如下： 1、在800nm激光激發(fā)下，CaO-B<,2>O<,3>玻璃系統(tǒng)觀察到了位于1300nm處的紅外寬帶發(fā)光，有180nm的半高寬和80μs的壽命。而空氣氣氛中燒制的SrO-B<,2>O

5、<,3>和BaO-B<,2>O<,3>玻璃樣品難以觀察到紅外發(fā)光，但是在還原氣氛下制備的相應組成的玻璃均出現(xiàn)寬帶紅外發(fā)光。這說明低價Bi離子是產(chǎn)生紅外發(fā)光的原因。經(jīng)過分析認為Bi<'+>分布于玻璃網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中，產(chǎn)生了紅外寬帶發(fā)光。 2、鉍摻雜的硼硅酸鹽玻璃在468nm激發(fā)下，隨著玻璃硼含量的增加，觀察到了位于630nm處的二價鉍離子的發(fā)光，這表明隨著組成的變化玻璃中低價鉍離子的數(shù)目在增加，同時也發(fā)現(xiàn)了780nm的發(fā)光和位于1300

6、nm處的紅外發(fā)光，這兩處發(fā)光隨玻璃組成變化先增強后減弱。 3、利用808nmLD去激發(fā)硼硅酸鹽玻璃發(fā)現(xiàn)了位于1300nm的紅外發(fā)光，并且也發(fā)現(xiàn)了隨著玻璃組成中硼含量的增加，紅外發(fā)光先增強后減弱。對比780nm的發(fā)光的變化也有同樣規(guī)律，認為1300nm處的紅外發(fā)光以及780 nm處的發(fā)光應該是來源于相同的發(fā)光中心，即Bi<'+>。并且硼在玻璃中的配位結(jié)構(gòu)對Bi的紅外發(fā)光有重要的影響． 4、通過優(yōu)化硼硅酸鹽玻璃組成，通過光放