專利名稱：稀土摻雜鎢碲酸鹽玻璃及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鎢碲酸鹽玻璃，特別是一種聲子能量高、玻璃轉(zhuǎn)變溫度高和帶寬寬的稀土摻雜鎢碲酸鹽玻璃及其制備方法。
背景技術(shù)：
稀土摻雜光纖放大器是利用光纖中的稀土摻雜物質(zhì)引起的增益實現(xiàn)光放大的。光纖通信系統(tǒng)最感興趣的稀土摻雜光纖放大本發(fā)明稀土摻雜鎢碲酸鹽玻璃的成分成分 mol％TeO265-94.5WO35-30MO 0-20Re2O30.5-2其中M為二價金屬元素，M＝Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Pb、Zn；Re為稀土元素，具體為Er或Er/Yb共摻，也可以擴展到其他稀土元素。
器是工作波長為1550nm的摻鉺光纖放大器。近年來，隨著計算機網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)傳輸服務的飛速發(fā)展、長距離光纖傳輸系統(tǒng)對通信容量和系統(tǒng)擴展的日益增長，急需在通信窗口具有帶寬寬、增益平坦的光纖放大器以滿足目前波分復用系統(tǒng)的使用要求。常規(guī)的摻鉺光纖放大器所用光纖為摻鉺的石英光纖，它的增益平坦區(qū)較窄且增益起伏較大。碲酸鹽玻璃由于其具有較大的發(fā)射截面和較寬的熒光半高寬(FWHM)被認為是提高WDM系統(tǒng)傳輸容量的基質(zhì)材料，從而引起人們的廣泛關(guān)注。
與石英玻璃相比，Er3+離子在碲酸鹽玻璃中具有更大的溶解性，因而可能實現(xiàn)高濃度摻雜而不發(fā)生嚴重的團聚現(xiàn)象。然而，碲酸鹽玻璃作為摻Er3+的基質(zhì)材料存在著不足之處其聲子能量較低(770cm-1)容易發(fā)生上轉(zhuǎn)換而不能采用980nm的激光二極管LD進行泵浦；另外，碲酸鹽玻璃的轉(zhuǎn)變溫度較低，大約只有290℃，在泵浦光功率強時容易造成玻璃的熱損傷。因此，需要尋找一種聲子能量高、玻璃轉(zhuǎn)變溫度高，同時帶寬寬的玻璃是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對現(xiàn)有碲酸鹽玻璃聲子能量低和玻璃轉(zhuǎn)變溫度低的不足，提供一種稀土摻雜鎢碲酸鹽玻璃及其制備方法，該玻璃具有聲子能量高、玻璃轉(zhuǎn)變溫度高和帶寬寬的特點。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下本發(fā)明稀土摻雜鎢碲酸鹽玻璃的制備方法是采用傳統(tǒng)的熔融澆注法，包括下列步驟根據(jù)上述組成，選定玻璃的組成配方，稱取一定的玻璃原料，充分攪拌均勻，然后放入剛玉坩鍋內(nèi)，置于硅碳棒電爐中進行熔制，熔制溫度控制在750～800℃，經(jīng)均化澄清后降溫至650℃～700℃出爐，將玻璃熔液倒入事先預熱的模具上后，快速將其放入已升溫至其轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的馬弗爐中，保溫2小時后，以10℃/小時的速度退火至275℃左右，然后再以20℃/小時的速度退火至50℃后，關(guān)閉馬弗爐，自然冷卻到室溫。
經(jīng)實驗證明，與摻鉺碲酸鹽玻璃相比，本發(fā)明摻鉺鎢碲酸鹽玻璃具有較寬的熒光半高寬；高于摻鉺碲酸鹽玻璃的玻璃轉(zhuǎn)變溫度290℃；聲子能量930cm-1，大于摻鉺碲酸鹽玻璃的聲子能量，可以采用980nmLD進行泵浦而不易發(fā)生上轉(zhuǎn)換。因此摻鉺鎢碲酸鹽玻璃可以作為一種良好的寬帶放大器基質(zhì)材料。


圖1為本發(fā)明摻鉺鎢碲酸鹽玻璃的熒光光譜。
圖2為未摻雜的鎢碲酸鹽玻璃的拉曼光譜。
具體實施例方式
表1給出了本發(fā)明鎢碲酸鹽玻璃7個具體實施例的玻璃組分。所述組成均為摩爾百分比。為了獲得均勻性好、無氣泡和條紋的光學玻璃，需要有嚴格的熔制工藝和環(huán)境條件。以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步闡述。
表1 鎢碲酸鹽玻璃組成(摩爾比)原始成分1#2#3#4#5#6#7#TeO265707580859094.5WO3308 6 15105 5BeO 4 ——————MgO —20—————CaO ——18————SrO ———3 ———BaO ———— 4.5 ——PbO ———— —4 —ZnO ———— —— 0Er2O31 2 1 2 0.5 1 0.5Er2O3也可以為Er2O3/Yb2O3共摻。
實施例1第1#組分的制備過程步驟一按上述配方準確稱取原料，混合均勻；步驟二將混合料放入剛玉坩堝中，置于800℃的硅炭棒電爐中熔融；
步驟三玻璃熔融后，在氧氣氛下攪拌；步驟四停止通氣，澄清和均化，然后將玻璃降溫至700℃后，倒入預熱的模具中；步驟五快速將玻璃放入已升溫至375℃的馬弗爐中，保溫2小時后，以10℃/小時的速度退火至275℃左右，然后再以20℃/小時的速度退火至50℃后，關(guān)閉馬弗爐，降溫至室溫。
其余各組的制備工藝與第一組相近，熔化溫度和退火溫度根據(jù)玻璃組分確定。實驗測得玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg為395℃，沒有析晶峰，說明玻璃的抗析晶性能較好，適合于大尺寸制作和光纖的拉制。圖1為摻鉺鎢碲酸鹽玻璃的熒光光譜，可以看出Er3+的熒光半高寬(FWHM)為67nm，大于磷酸鹽玻璃和硅酸鹽玻璃中Er3+的熒光半高寬，滿足用作寬帶放大的要求。圖2為未摻雜的鎢碲酸鹽玻璃的拉曼光譜，從圖中可知鎢碲酸鹽玻璃的聲子能量為930cm-1，這個值大于碲酸鹽玻璃的聲子能量，可以降低上轉(zhuǎn)換。
權(quán)利要求
1.一種稀土摻雜鎢碲酸鹽玻璃，其特征在于它的組成組成含量mol％TeO265-94.5WO35-30MO 0-20Re2O30.5-2其中M為二價金屬元素，M＝Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Pb、Zn；Re為稀土元素，具體為Er或Er/Yb共摻，也可以擴展到其他稀土元素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土摻雜鎢碲酸鹽玻璃的制備方法，其特征在于包括下列步驟是根據(jù)權(quán)利要求1選定玻璃的組成配方，稱取一定的玻璃原料，充分攪拌均勻，然后放入剛玉坩鍋內(nèi)，置于硅碳棒電爐中進行熔制，熔制溫度控制在750～800℃，經(jīng)均化澄清后降溫至650℃～700℃出爐，將玻璃熔液倒入事先預熱的模具上后，快速將其放入已升溫至其轉(zhuǎn)變溫度的馬弗爐中，保溫2小時后，以10℃/小時的速度退火至275℃左右，然后再以20℃/小時的速度退火至50℃后，關(guān)閉馬弗爐，自然冷卻到室溫。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于寬帶放大器的稀土摻雜鎢碲酸鹽玻璃及其制備方法，本發(fā)明稀土摻雜鎢碲酸鹽玻璃的成分摩爾百分比范圍TeO
文檔編號C03C3/12GK1587139SQ200410053439
公開日2005年3月2日 申請日期2004年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月4日
發(fā)明者趙士龍, 陳寶玉, 溫磊, 胡麗麗 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所