多組分寬帶摻鉺玻璃光譜性質(zhì)及比較研究.pdf

1、在大容量光纖通信系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的石英基質(zhì)摻鉺光纖放大器（EDFA）具有高增益、低噪聲等許多優(yōu)良的特性已得到廣泛的應(yīng)用，但是由于其放大帶寬只有35nm左右，僅僅覆蓋了光纖低損耗窗口中的一小部分帶寬，難以完全滿足現(xiàn)代密集波分復(fù)用（DWDM）系統(tǒng)的要求。因此，研究新型的EDFA基質(zhì)材料，對實(shí)現(xiàn)能同時(shí)放大C+L波段信號的寬帶EDFA非常重要。另外，隨著DWDM技術(shù)的發(fā)展，光纖放大器的小型化要求，需要在單位長度內(nèi)提高信號增益，這就需要開發(fā)高濃度摻雜

2、的玻璃光纖基質(zhì)。新型寬帶摻鉺碲酸鹽和鉍酸鹽玻璃具有較寬的熒光有效線寬、較大的峰值發(fā)射截面和較好的稀土溶解特性，成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。
　　 本文對多組分摻鉺碲酸鹽和鉍酸鹽玻璃各自進(jìn)行了光譜性質(zhì)的研究，并在熒光濃度猝滅、熒光俘獲及玻璃中OH-根離子對于Er3+離子1.53μm波段熒光的影響等方面作了比較研究，并在此基礎(chǔ)了上熔制了碲鉍共存的新型寬帶玻璃，分析了其光譜性質(zhì)，為更好的選擇摻鉺光纖放大器基質(zhì)玻璃材料提供了理論及實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

3、r>　　 第一章主要介紹了光纖通信的發(fā)展概況以及波分復(fù)用系統(tǒng)和摻鉺光纖放大器的研究與發(fā)展，然后簡述了稀土離子摻雜的激光玻璃材料的特點(diǎn)和摻鉺寬帶玻璃基質(zhì)材料的研究進(jìn)展，最后提出了本文的研究內(nèi)容、研究思路以及研究的目的及意義。
　　 第二章主要介紹了論文中涉及到的一些理論知識，其中包括Judd-Ofelt理論、McCumber理論、無輻射躍遷機(jī)理。
　　 第三章主要研究了Er3+摻雜的TeO2-ZnO-La2O3玻璃中引入

4、Ce3+離子對光譜性能的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Er3+離子在1.53μm處的熒光強(qiáng)度、受激發(fā)射截面、熒光半高寬都有所增加，而在975nm激發(fā)下的上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度卻有所降低。分析了4I11/2能級和4I13/2能級壽命的變化規(guī)律。
　　 第四章主要研究了B2O3組分對應(yīng)用于1.53μm波段寬帶放大摻Er3+:Bi2O3-GeO2- Ga2O3-Na2O玻璃光譜性質(zhì)的影響。研究表明，隨著B2O3組分的引入，Er3+離子4I11/2能級和4I

5、13/2能級壽命都下降，4I13/2→4I15/2躍遷的量子效率減少，1.53μm波段熒光發(fā)射強(qiáng)度減弱，但進(jìn)一步展寬了其熒光發(fā)射譜，熒光有效線寬增大。
　　 第五章主要對Er3+離子摻雜的組分為TeO2-ZnO-La2O3（TZL）碲酸鹽玻璃和組分為Bi2O3-B2O3-GeO2-Na2O（BBGN）鉍酸鹽玻璃的熒光俘獲和濃度猝滅效應(yīng)進(jìn)行了比較研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在Er2O3摻雜摩爾數(shù)相同的情況下，TZL玻璃比BBGN玻璃具有更為強(qiáng)

6、烈的熒光俘獲效應(yīng)和濃度猝滅效應(yīng)。
　　 第六章主要進(jìn)行通氧除水處理，研究了玻璃中不同OH-根含量對Er3+離子摻雜的TeO2-ZnO-La2O3（TZL）碲酸鹽玻璃和Bi2O3-B2O3-GeO2-Na2O（BBGN）鉍酸鹽玻璃光譜性質(zhì)影響的比較。通過紅外光譜的測試，計(jì)算了OH-根離子的濃度。隨著通氧時(shí)間的增加，玻璃中OH-根離子濃度下降，導(dǎo)致Er3+離子的4I13/2能級的熒光壽命和熒光強(qiáng)度相應(yīng)增加。比較了碲酸鹽和鉍酸鹽玻璃中

7、OH-根與Er3+離子之間的相互作用參數(shù)KOH-Er，發(fā)現(xiàn)在相同的通氧除水時(shí)間處理下，碲酸鹽玻璃的相互作用參數(shù)要小些。
　　 第七章主要進(jìn)行了碲鉍組分組合的新型寬帶玻璃研制，研究了Er3+/Yb3+共摻TeO2-Nb2O5-Bi2O3（TNB）玻璃中Nb2O5組分含量的變化對Er3+離子光譜性質(zhì)的影響。隨著Nb2O5組分含量的增加，Er3+離子的光學(xué)強(qiáng)度參數(shù)Ωt（t=2,4,6）呈現(xiàn)出先增大后減少趨勢。在TNB玻璃系統(tǒng)中Er3+