高增益的铒镱共掺磷酸盐玻璃有源光纤的研制

　　通过一系列的实验及其调试，我们华南理工大学光通信材料研究所在广东省自然基金重点项目“掺稀土有源光纤”和广东省科技攻关重大项目“全波放大器光纤研制”的资助 下，在国内率先研制出高浓度铒、镱共掺磷酸盐光纤（纤芯直径7μm、数值孔径为0.2）。利用980nm半导体激光器抽运长度为1.5cm磷酸盐光纤，在1.5μm的通信窗口对小信号实现了3.8dB的净增益，单位长度增益2.5dB/cm，比目前商用石英放大器高两个数量级。

　　关键词：铒镱共掺光纤、高增益、磷酸盐玻璃

　　1. 引言

　　随着计算机网络和其它数据传输服务的飞速发展,长距离光纤传输系统对通信容量和系统扩展的需求日益膨胀,光纤接入网以其标准化、综合化、宽带化、数字化等先进的特性,迅速在全国得到普及应用, 未来的光纤网络的发展将聚会有源、无源网络的优势的纵深方向发展[1]，具有体积小、效率高、增益高、频带宽、噪声低、稳定性好、连接耦合损耗低、价格低及其偏振不敏感等诸多优点[2]的掺铒有源玻璃光纤及其放大器在现代光纤通信中的作用日渐显著[3]。而传统的掺铒石英光纤放大器由于其较小的增益带宽（30ｎｍ）已不能满足高速大容量信息传输的要求。当前,锁模技术虽然也引起了很大重视,但这种系统的平均能量较低,而磷酸盐体激光玻璃材料可以实现大的能量输出,但其缺点是脉冲较长[4] 。为了获得带宽宽,增益平坦的掺铒光纤放大器,满足波分复用(WDM)系统的发展要求,各国研究者都在寻找新的掺铒玻璃基质材料。掺铒碲酸盐玻璃虽然具有较宽的荧光发射带宽和较高的受激发射截面,但其较差的玻璃热稳定性、严重的上转换现象和昂贵的价格限制了它的广泛应用。磷酸盐玻璃，特别是氟磷酸盐玻璃，具有较好的化学稳定性和热稳定性、较低的声子能量、较宽的红外透过性能和大的非均匀展宽特性[5,6],使其成为很有前景的实现宽带高增益放大掺铒玻璃的理想介质材料。在980 nm 抽运条件下,由于Yb3 + 离子在980 nm 区域具有远大于Er3 + 离子的吸收截面,通过Yb3 + 的敏化作用可以大大提高抽运效率[7]。所以近年来，铒镱共掺的磷酸盐玻璃受到越来越多研究者的青睐。我们华南理工大学光通信材料研究所审时度势，在广东省自然科学基金重点项目“掺稀土有源光纤”和广东省科技攻关重点项目“全波放大光纤研制”的资助下，着手铒镱共掺磷酸盐玻璃有源光纤的研制，以求有所建树。