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维普资讯
第23卷第5期量子电子学报
CHINESEJOURNALOFQUANTUMELECTRONICS.Vlo1.23No.5
2006年9月Sep.2006
文章编号。1007-5461(2006)05—0607-06
Er3+掺杂Bi2O3.B203.Ga2O3
玻璃光谱
性质及热稳定性研究
聂秋华,李浩泉,徐铁峰,姜程,沈祥
(宁波大学信息科学工程学院,浙江宁波315211)
擒要:用高温熔融法制备了Er掺杂50Bi2O3一(50一x)B203一xGa203(x=O,4,8,12,15mo1%)
系列玻璃,测试了上述玻璃样品的吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命及热稳定性。分别应用Judd—Ofelt理论和
McCumber理论计算了Er3+强度参数和受激发射截面。研究发现,当Ga2O3含量在tool8%时,荧光半
高宽F(WHM)、峰值发射截面畦(ea)和I13/2能级荧光寿命(丁_m)均达到了峰值,其FWHM和eak
分别为81nm和1.03x10--20cm。热稳定性则随着G&203含量的增加而改善,析晶开始温度)(和玻璃
转变温度)(之间的差值△(T)最高达到了261℃.研究表明,含适当重金属Ga203的铋硼酸盐玻璃具有
较好的光学性能和热稳定性,适合于作为高增益、低噪声的宽带掺铒光纤放大器的基质材料.
关麓词:光学材料;铋酸盐玻璃;光谱性质;热稳定性
中圈分类号:TQ171;O433.4文献标识码:A
1引言
在大容量光纤通信系统中,传统的硅基掺铒光纤放大器(EDFA)具有高增益、低噪声等许多优良的
特性而得到广泛的应用。但是由于其放大带宽只有35nm左右,只覆盖了光纤的低损耗窗口中的一部分
带宽,难以完全满足现代密集波分复用(DWDM)系统的要求。为解决EDFA放大带宽问题,新型的宽带
EDFA基质玻璃材料已成为光通信领域的重点研究方向之一。[目前,对宽带基质材料的研究主要集中
在含碲基质玻璃2[]和含铋基质玻璃。掺铒碲酸盐玻璃虽有较宽的荧光半高宽F(wHM),但由于较差的热
稳定性、严重的上转换发光特性以及昂贵的原料价格使其难以实用化[引。掺铒铋酸盐玻璃也具有非常好
的光学性能,且热稳定性优于碲酸盐玻璃4[I5】,因此研究铋酸盐玻璃具较很高的实用价值。已有较多的文
献对各种稀土离子掺杂的铋酸盐玻璃光谱性质进行了报道[6 ̄12],特别是对Er0+掺杂铋硼酸盐玻璃进行了
充分的研究[13 ̄16].但是铋酸盐玻璃实现宽带放大主要是加入了B203,大量B2O3的存在会使玻璃的声
子能量增加,较大的声子能量虽然抑制了玻璃上转换现象的发生,但同时也使Er0+亚稳态能级荧光寿命
)(变短,从而降低了粒子数反转效率。为使增加,必须降低玻璃的声子能量,当前对低的声子能量
的激光玻璃研究主要集中在含重金属氧化物的基质材料上,因为金属氧化物具有较低的声子能量和较高的
折射率[17’l8l。
为了降低玻璃的声子能量并进一步改善光谱性质及热稳定性,本文研究了含重金属氧化物Ga2O3的
铋硼酸盐玻璃分析了其吸收、荧光光谱性质及热稳定性,分别应用Judd.Ofelt理论和McCumber理论计
算了Er0+强度参数和受激发射截面。研究了Era+各种参数随Ga2O3含量变化的情况。比较了Er0+在不
同基质玻璃中的光谱特性。研究表明含适当的Ga2O3铋硼酸盐玻璃具有较好的光学性能,更适合于作为
高增益、低噪声的宽带EDFA的基质材料。
2实验
2.1样品制备
基金项目:国家自
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