CN102122015A - 纤芯掺杂光纤 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种纤芯掺杂光纤，纤芯的材料是由纯石英材料掺杂少量增大折射率的GeO₂、P₂O₅和半导体InP纳米材料组成，包层材料为纯石英材料，而保护层的材料是由纯石英反应管构成。掺杂半导体InP纳米材料，具有更高的非线性系数，增益谱宽。

Description

纤芯掺杂光纤

技术领域

本发明涉及一种纤芯掺杂光纤，特别涉及掺杂半导体InP纳米材料纤芯。

背景技术

光电信息功能材料是现代信息社会的支柱和信息技术革命的先导，有源放大材料就是光电信息功能材料之一。它能在泵浦能量的作用下，使通过它的微弱光信号进行光放大。它是光纤激光器和光纤放大器的核心部件，可应用于光纤激光器作为光源；应用于光纤放大器作为长距离、大容量、高速率的通信系统，接入网，光纤CATV网，军用系统等领域的光信号放大，也可用于光纤传感器领域作为温度、压力等传感器的传感光纤。

提到放大光纤，人们自然就会想到掺杂稀土放大光纤，这是目前国内外普遍使用的一种放大光纤。世界上一些发达国家的大公司均投入大量的人力、物力开展此类光纤的研制和开发。但是，目前使用的掺杂稀土放大光纤制作的光纤放大器还存在以下问题：①使用光纤较长(如掺铒光纤用作光纤放大时，可选择在20m、30m等)；②为了更好地提高纤芯吸收泵谱光的效率，掺杂稀土放大光纤可采用非圆内包层的结构形式，使制造工艺复杂、价格昂贵；③每种掺杂光纤的带宽有限(如基于石英光纤的掺铒光纤放大器增益带宽约为30nm)，因此才出现了不同波段的掺杂稀土光纤，如掺铒光纤、掺铒碲化物光纤、掺镨氟化物光纤、掺铥氟化物光纤；④在石英光纤中，高掺杂稀土元素，如铒(一般掺杂量约为1018cm-3)，将会出现上转换效应和离子集聚效应，所以增加稀土元素浓度，在一定极限后，不会提高增益。

由此看出，寻找一种新型的放大光纤，使其适合未来光纤激光器和放大器小型化、输出功率高、噪声低等发展的需要，是很有必要的。

发明内容

为了解决上述弊端，本发明提供一种纤芯掺杂光纤，它由纤芯、包层和保护层组成，纤芯位于包层的中心位置，保护层位于最外层，其特征在于纤芯的材料是由纯石英材料掺杂少量增大折射率的GeO2、P2O5和具有放大效应的半导体InP纳米材料组成，包层材料为纯石英材料，而保护层的材料是由纯石英反应管构成。

具体实施方式

实施例：本纳米量子点光纤由纤芯、包层和保护层组成，纤芯的材料是由纯石英材料掺杂少量增大折射率的GeO2、P2O5和具有放大效应的半导体InP纳米材料组成，包层12为纯石英材料，保护层13为纯石英反应管。本纳米量子点光纤的制造方法，包括以下各步骤：

a.采用MCVD(改进的气相沉积法)工艺，制作未烧结多孔芯层的反应管。将石英反应管紧固在MCVD车床上，以50±5转/分的速度旋转，用高纯O2把液态原料SiCl4带入反应管内，由氢氧焰主灯提供1700～1900℃高温，沿反应管的方向往复运动。进入反应管的原料在高温下氧化反应，沉积纯SiO2包层；

然后继续以50±5转/分的速度旋转，用高纯O2把液态原料SiCl4、GeCl4、POCl3带入反应管内，由氢氧焰主灯提供800～1000℃高温，沿反应管的方向往复运动。进入反应管的原料在高温下氧化反应，沉积SiO2-GeO2-P2O5芯层，GeO2的掺量为2％，P2O5的掺量为0.4％，因温度低于完全融化的温度，从而使芯层形成了未烧结的芯层，它具有不透明的疏松多孔状；先通入惰性气体N2，开始通入混合了纳米InP(15-20nm)的气体，通过控制管内气体压强，温度，流速使InP微粒能均匀的沉积于纤芯中，然后提高火焰温度将石英管加热到2000℃的高温进行缩棒，获得实芯纳米量子点纤芯预制棒；

c.采用低温工艺拉制纳米量子点光纤。为了减少纳米量子点材料的分解和气化，整个拉丝工艺应在低温条件下进行。拉制熔棒温度在1750℃。在拉丝机上，在线涂覆紫外固化保护层。

该方法制备的纳米量子点光纤得到有效面积为10.01微米²。证明该光纤较普通光纤具有更高的非线性系数。

本发明不限于上述实施例，在本发明的构思范围内，根据上述说明书的描述，本领域的普通技术人员还可作出一些显而易见的改变，但这些改变均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种纤芯掺杂光纤，包括由多根纤芯(11)按一定规则排列而成的光纤传输线(1)，其纤芯(11)外包裹有包层(12)，其特征在于，所述光纤传输线的入射光端(13)的纤芯(11)排列成圆柱体形状，出射光端(14)的纤芯(11)排列成矩阵式结构，所述矩阵式结构的纵向长度大于横向宽度，所述矩阵式结构的纤芯(11)至少为单列式排列，所述矩阵式结构的纤芯(11)外包裹有包层(12)。