FR2758321A1 - Composition de verre et dispositif optique - Google Patents
Composition de verre et dispositif optique Download PDFInfo
- Publication number
- FR2758321A1 FR2758321A1 FR9700271A FR9700271A FR2758321A1 FR 2758321 A1 FR2758321 A1 FR 2758321A1 FR 9700271 A FR9700271 A FR 9700271A FR 9700271 A FR9700271 A FR 9700271A FR 2758321 A1 FR2758321 A1 FR 2758321A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- weight
- parts
- bao
- sep
- sio2
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
- C03C3/095—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing rare earths
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C4/00—Compositions for glass with special properties
- C03C4/0071—Compositions for glass with special properties for laserable glass
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
- H01S3/16—Solid materials
- H01S3/1601—Solid materials characterised by an active (lasing) ion
- H01S3/1603—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth
- H01S3/1608—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth erbium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
- H01S3/16—Solid materials
- H01S3/1601—Solid materials characterised by an active (lasing) ion
- H01S3/1603—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth
- H01S3/1618—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth ytterbium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
- H01S3/16—Solid materials
- H01S3/17—Solid materials amorphous, e.g. glass
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
- H01S3/16—Solid materials
- H01S3/17—Solid materials amorphous, e.g. glass
- H01S3/176—Solid materials amorphous, e.g. glass silica or silicate glass
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Lasers (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
L'invention a pour objet une composition de verre borosilicaté co-dopé avec Er/Yb et exempt de phosphate, ladite composition de verre comprenant, pour 100 parties en poids constituées de: - 60 à 70 parties en poids de SiO2 ou de SiO2 + GeO2 avec SiO2 représentant toujours plus de 40 parties en poids, - 8 à 12 parties en poids de B2 O3 , - 10 à 25 parties en poids de M2 O où M2 O est au moins un oxyde de métal alcalin choisi dans le groupe consistant en les oxydes: Na2 O intervenant à raison de 0 à 20 parties en poids, K2 O intervenant à raison de 0 à 20 parties en poids et Li2 O intervenant à raison de 0 à 10 parties en poids, - 0 à 3 parties en poids de BaO, - 0,01 à 5 parties en poids de Er2 O3 , de 0,1 à 15 parties en poids de Yb2 O3 et de 0 à moins de 5 parties en poids de F; et au sein de laquelle, les atomes de bore sont tétracoordonnés. Elle a également pour objet les dispositifs optiques en ladite composition. Un amplificateur optique à guide d'ondes planaire construit avec une telle composition de verre se révèle plus performant qu'un dispositif similaire à base d'une composition renfermant un unique dopant (erbium), la comparaison ayant été menée dans des conditions similaires. Tous les types de dispositifs amplificateurs optiques comprenant les lasers et les amplificateurs qui opèrent via une émission stimulée peuvent être élaborés à partir des compositions de l'invention.par.
Description
L'invention concerne une composition de verre qui convient particulièrement dans des dispositifs optiques; et plus précisément, I'invention concerne du verre borosilicaté, qui est co-dopé avec de l'erbium/ytterbium, exempt de phosphate et qui convient dans des lasers et dans des amplificateurs de signaux optiques, par exemple, des types à verre massif, à guides d'ondes planaires et à fibre. L'invention concerne également lesdits dispositifs optiques à base de ladite composition de verre.
La présente invention concerne une composition de verre qui se trouve particulièrement utile dans la production et le fonctionnement de dispositifs optiques qui sont capables d'amplifier un signal optique. Ces types de dispositifs comprennent, mais ne sont pas limités, aux lasers à verre massif, aux lasers planaires, aux amplificateurs optiques à guides d'ondes planaires, aux lasers à fibre et aux amplificateurs à fibre. La description de l'invention qui suit, relative aux dispositifs optiques composés de la composition de verre de l'invention, est limitée aux amplificateurs optiques planaires pour simplification; cependant, I'homme du métier est à même d'apprécier l'applicabilité de la composition de verre de l'invention aux autres types de dispositifs optiques mentionnés ci-dessus.
De plus, des techniques de fabrication de guides d'ondes telles que celles d'échange d'ion, de pulvérisation, d'hydrolyse de flamme et celle chimique de dépôt en phase vapeur, sont bien décrites dans la littérature, et il n'est pas nécessaire d'en discuter ici pour que l'homme du métier puisse avoir une compréhension de l'invention. Le brevet U. S. No. 5,128,801 (Jansen et al.), par exemple, décrit un amplificateur planaire avec un trajet de guidage d'ondes intégré dans un corps en verre. Le corps en verre est dopé avec un matériau optiquement actif tel qu'un oxyde de métal de terrc rare. Le signal à amplifier est transmis à travers le guide d'onde; la puissance de pompage est couplée dans le guide d'ondes à une extrémité, et un signal amplifié est extrait du guide d'ondes à l'autre extrémité de celui-ci.
L'erbium est un agent de dopage optiquement actif préféré pour des dispositifs amplificateurs de signaux optiques car, parmi d'autres raisons, il a un spectre de fluorescence qui englobe convenablement la troisième fenêtre de télécommunications à 1550 nm à faible perte, et il possède une longue durée de vie à l'état excité dans un hôte en verre.
Un dispositif amplificateur optique idéal a une courte longueur, une efficacité amplificatrice élevée (dB/mWpOMpAGE), et un large coefficient de gain (dB/cm). Un facteur limitant de la performance des amplificateurs dopés à l'erbium est l'hôte en verre, la composition duquel affecte la durée de vie à l'état excité des ions Er3+, les sections d'absorption et d'émission des ions Er3+, et leur largeur de bande. De plus, la concentration d'erbium dans le verre hôte affecte sensiblement la performance de l'amplificateur. Par exemple, même aux concentrations aussi basses que 100 ppm, dans une fibre de silice dopée à l'erbium, un phénomène connu comme "la convcrsion vers les niveaux d'énergie élevée" peut efficacement empêcher l'inversion de population due à l'agglomération ("clustering") d'ions Er3+ et le transfert d'énergie résultant entre ces régions de forte concentration locale. Quoique les effets de conversion vers les niveaux d'énergie élevée puissent être largement réduits en baissant la concentration d'erbium et en augmentant la longueur de l'amplificateur, ceci est contraire aux caractéristiques désirées de l'amplificateur citées ci-dessus. Par exemple, il a été rapporté par Nykolak et al., "System evaluation of an Er - doped planar waveguide amplifier", IEEE Photon. Technoi. Lett., 5, pp. 1185 - 1187, (1993), que des concentrations d 'Er3+ aussi élevées que 10 000 ppm dans un amplificateur à guide d'ondes planaire de 4,5 cm n'ont produit que 15 dB de gain pour 280 mW de puissance de pompage à 980nm. De plus, dans un amplificateur guide d'ondes à échange d'ions Tel+, de 4 cm, comprenant du verre hôte borosilicaté de type
Corning B1664 dopé avec 0,5% cn poids d'Er2O3 et pompé avec 100 mW de puissance de pompage à 973 nm, nous avons observé une performance optimale de 3 dB de gain nct.
Corning B1664 dopé avec 0,5% cn poids d'Er2O3 et pompé avec 100 mW de puissance de pompage à 973 nm, nous avons observé une performance optimale de 3 dB de gain nct.
En conséquence, il existc un besoin reconnu d'unc composition de verre convenable, pour utilisation dans la préparation d'un dispositif amplificateur optique des types décrits ici, qui évite les inconvénients connus des verres phosphatés ainsi que d'autrcs inconvénients tcls que ccux citcs ci-dessus et bien connus de l'homme du métier du verre et des dispositifs optiques, et qui exhibe les avantages de fabrication ct spectroscopiques inhérents aux verres contenant du phosphate, sans les inconvénients connus des compositions de verre phosphosilicatées.
D'autres caractéristiques ct avantages de l'invention sont développés dans la description qui suit, et/ou sont en partie apparents à partir de ladite description, et/ou peuvent être saisis en mettant en ocuvre l'invention. Les objectifs et d'autres avantages de l'invention sont réalisés et atteints par les compositions de verre de
I'invention et les appareils les incorporant, comme cela apparaît à la considération de la description qui suit, des revendications et des dessins annexés à celle-ci.
I'invention et les appareils les incorporant, comme cela apparaît à la considération de la description qui suit, des revendications et des dessins annexés à celle-ci.
La présente invention a donc pour premier objet une composition de verre, un verre, borosilicaté, qui est exempt de phosphate et qui est co-dopé avec de l'Er/Yb, la composition dc verre comprenant:
pour 100 parties en poids constituées de - 60 à 70 parties en poids de SiO2 ou de SiO2 + GeO2 avec SiO2 représentant toujours plus de 40 parties en poids, (de préférence 65 à 68 parties en poids de SiO2 ou de SiO2 + GeO2), - 8 à 12 parties en poids de B2O3 (de préférence 11 à 12 parties en poids de
B2O3), - 10 à 25 parties en poids de M2O où M2O est au moins un oxyde de métal alcalin choisi dans le groupe consistant en les oxydes : Na2O intervenant à raison de O à 20 parties en poids, KnO intervenant à raison de O à 20 parties en poids et LirO intervenant à raison de O à 10 parties en poids.
pour 100 parties en poids constituées de - 60 à 70 parties en poids de SiO2 ou de SiO2 + GeO2 avec SiO2 représentant toujours plus de 40 parties en poids, (de préférence 65 à 68 parties en poids de SiO2 ou de SiO2 + GeO2), - 8 à 12 parties en poids de B2O3 (de préférence 11 à 12 parties en poids de
B2O3), - 10 à 25 parties en poids de M2O où M2O est au moins un oxyde de métal alcalin choisi dans le groupe consistant en les oxydes : Na2O intervenant à raison de O à 20 parties en poids, KnO intervenant à raison de O à 20 parties en poids et LirO intervenant à raison de O à 10 parties en poids.
- O à 3 parties en poids de BaO (de préférence O à 1 partie en poids de BaO), - 0,01 à 5 parties en poids de Er2O3 (de préférence 0,5 à 3 parties en poids de
Er2O3),
de 0,1 à 15 parties en poids de Yb203 (de préférence de 1 à 10 parties en poids de Yb2O3) ct de O à moins de 5 parties en poids de F;
et renfermant les atomes de bore, tétracoordonnés (pour une concentration dc B203 inférieure à 12%), ce qui est connu pour augmentcr la durée de vie dc l'état métastable 4I13/2 du Er3+
Les compositions de vcrrc dc l'invention, tclles que caractérisées ci-dessus, sont originales, tout en restant prochcs de verres borosilicatcs de l'art antéricur, tels ceux référencés Coming B1664 ou Schott BK-7, connus pour être faciles à traiter et à fondrc, relativement pas chcrs à fabriquer, sûrs et fiables, résistants aux produits chimiqucs ct insensibles à l'humidité.
Er2O3),
de 0,1 à 15 parties en poids de Yb203 (de préférence de 1 à 10 parties en poids de Yb2O3) ct de O à moins de 5 parties en poids de F;
et renfermant les atomes de bore, tétracoordonnés (pour une concentration dc B203 inférieure à 12%), ce qui est connu pour augmentcr la durée de vie dc l'état métastable 4I13/2 du Er3+
Les compositions de vcrrc dc l'invention, tclles que caractérisées ci-dessus, sont originales, tout en restant prochcs de verres borosilicatcs de l'art antéricur, tels ceux référencés Coming B1664 ou Schott BK-7, connus pour être faciles à traiter et à fondrc, relativement pas chcrs à fabriquer, sûrs et fiables, résistants aux produits chimiqucs ct insensibles à l'humidité.
Les compositions de verre de l'invention sont à base de silice. Toutefois le germanium (autrc clémcnt de la colonnc IV du tableau périodique des éléments) peut se substitucr en partie au silicium, pour un rcsultat équivalent; ce qui, ne surprendra pas l'homme du métier. L'intervention de l'oxyde de germanium peut notamment permcttre une légère augmcntation de l'indice de réfraction. Lesdites compositions de verre de l'invention renferment : - soit de 60 à 70 parties en poids de silice (SiO2), - soit de 60 à 70 parties en poids de SiO2 + GeO2, la silice représentant toujours plus de 40 parties en poids du mélange SiO2 + GeO2.
La composition de l'invention assure que les atomes de bore sont tétracoordonnés pour éviter l'empêchement de l'inversion de population, alors que les oxydes alcalins, dans les quantités indiquées, aident la fusion du verre et aident à maintenir un indice de réfraction d'environ 1,5 qui est sensiblement le même que celui de la silice.
Le fluor F intervient avantageusement pour améliorer la fusion et affiner le verre, pour modifier l'indice de réfraction dudit verre et pour améliorer les propriétés d'échange d'ions de la composition. L'intervention dudit fluor en des quantités supérieures à celles préconisées (# 5 parties en poids, pour 100 parties en poids de [SiOr + GeO2 + B203 + M20 + BaO + Er2O3]) tend à rendre le verre opalescent. L'intervention dudit fluor sc révèle généralement avantageuse à partir de 0,1 partie en poids.
La présence d'ytterbium (Yb203) dans les quantités indiquées augmente le niveau d'inversion des ions Er3+ pour une puissance de pompage donnée, et Yb, ayant d'ailleurs une forte absorption à 980 nm, assure un transfert d'énergie efficace aux ions Fr lorsque les concentrations de co-dopants sont suffisamment élevées. De plus, des teneurs plus élevées cn erbium semblent possibles en présence d'ytterbium, ceci étant dû apparemment à une agglomération réduite des ions Er3+ en présence d'ytterbium.
Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, la composition de verre renferme BaO ct M2O en des quantités tclles que [BaO + 0,5 (Li2O + Na2O + K2O)] représente dc 5 à 12 parties en poids des 100 parties en poids [SiOn + GeO2 + B203 + M20 + BaO + Er2O3]@
Des éléments tcls que Sb203 ct/ou As203 peuvent être présents dans la composition en une quantité totale représentant jusqu'à 2 parties cn poids, pour 100 parties en poids dc [SiOn+ GeO2 + B203 + M20 + BaO + Er203], à des fins d'affinage et/ou pour augmenter la solubilité de l'erbium.
Des éléments tcls que Sb203 ct/ou As203 peuvent être présents dans la composition en une quantité totale représentant jusqu'à 2 parties cn poids, pour 100 parties en poids dc [SiOn+ GeO2 + B203 + M20 + BaO + Er203], à des fins d'affinage et/ou pour augmenter la solubilité de l'erbium.
Selon un autre aspect dc l'invention, Ic rapport molaire K/Na est avantagcusement supérieur à 1 avec l'objectif d'optimiser les caractéristiques de capacité d'échange d'ion du thallium dc la composition, pour fabriquer un guide d'ondes d'encombrcmcnt minimum ct d'indice élevé.
Selon encore un autre aspect dc l'invention, les compositions de verre de ladite invention présentcnt avantageusement un indice de réfraction d'environ 1,5.
Lesdites compositions de l'invention conviennent parfaitement en tant que lasers ou amplificateurs optiques. Leur utilisation à ces fins constitue un autre objet de la présente invention. De même, la présente invention concerne-t-elle les dispositifs optiques qui comportent un guide d'ondes (une région de guidage d'ondes) dans leur structure, ledit guide d'ondes renfermant une composition de verre de l'invention. De façon classique, ledit guide d'ondes présente un coeur (une âme) et une gaine. De façon caractéristique, ledit coeur - voire ledit coeur et ladite gaine - est - sont - en une composition dc verre de l'invention. Selon une variante de réalisation, les oxydes Ers03 et Yb203 ne sont substantiellement présents que dans le coeur d'un tel dispositif dc l'invention.
Des dispositifs optiques de l'invention peuvent notamment consister en des guides d'ondes à fibre ou en des guides d'ondes planaires.
Un mode de réalisation de l'invention prévoit aussi que, dans le cas d'un dispositif amplificateur de signaux optiques, ledit dispositif peut avoir besoin d'une ou plusieurs sections passives pour contrôler ou multiplexer, par exemple, en plus d'une section amplificatrice de signaux optiques. Les sections passives sont d'une composition de base très similaire voire identique à celle de la section active avec l'exception qu'aucun dopant amplificateur de signaux optiques tel que l'erbium et l'ytterbium ne fait partie de ladite composition de la section passive.
L'inclusion de dopants amplificateurs de signaux optiques dans la section passive pourrait résulter en des pertes d'absorption qui ne sont pas compensées par l'effet du pompage. Il est apprécié que l'indice de réfraction à travers un dispositif monolithique selon cc mode de réalisation soit substantiellement constant dans les différentes sections pour éviter toute réflexion aux interfaces cntre les deux sections du dispositif monolithique résultant. Un aspect dc cc mode de réalisation comprend le dopage de la section passive avec un métal de terrc rare transparent, i. e., le lanthane, pour ajustcr l'indice dc réfraction des portions du dispositif qui ne sont pas dopées avec de l'erbium ou d'autres dopants amplificateurs dc signaux optiques.
Selon ce mode de réalisation, l'invention couvre des dispositifs optiques monolithiqucs, incluant des guides d'ondes présentant un coeur et une gaine, comprenant une section passive qui est non-amplificatrice de signaux optiques et une section active qui est amplificatrice de signaux optiques, lesdits dispositifs étant caractérisés par une composition de verre borosilicaté qui est exempt de phosphate ct qui présente des indices de réfraction substantiellement uniformes à travers respectivement lesdits coeurs et gaines desdites sections active et passive; ladite composition de verre de ladite section passive comprenant: - de 60 à 70 parties en poids dc SiO2 ou de SiOo + GeO2 avec SiOn représentant toujours plus de 40 parties en poids, - de 8 à 12 parties en poids de B2O3, - de 10 à 25 parties en poids de M2O où M2O est tel que défini précédemment, - de O à 3 parties en poids de BaO et - de O à moins de 5 parties en poids de F pour 100 parties en poids de tSio2 +
GeO2 + B2O3 + M2O + BaO]; mais excluant la présence substantielle d'un composant élémentaire amplificateur de signaux optiques; et, ladite composition de verre dc ladite section active comprenant, pour 100 parties en poids constituées de - 60 à 70 parties en poids de SiO2 ou de SiO2 + GeOr avec SiO2 représentant toujours plus de 40 parties en poids, - 8 à 12 parties en poids de B2O3, - 10 à 25 parties en poids dc M20 où M2O est tel que défini précédemment, - 0 à 3 parties en poids dc BaO, - 0,01 à 5 parties en poids de Er203,
de 0,1 à 15 parties en poids de Yb2O3 et de O à moins de 5 parties en poids de F; lesdites compositions de verre desditcs sections passive et active renfermant les atomes de bore, tétracoordonnés.
GeO2 + B2O3 + M2O + BaO]; mais excluant la présence substantielle d'un composant élémentaire amplificateur de signaux optiques; et, ladite composition de verre dc ladite section active comprenant, pour 100 parties en poids constituées de - 60 à 70 parties en poids de SiO2 ou de SiO2 + GeOr avec SiO2 représentant toujours plus de 40 parties en poids, - 8 à 12 parties en poids de B2O3, - 10 à 25 parties en poids dc M20 où M2O est tel que défini précédemment, - 0 à 3 parties en poids dc BaO, - 0,01 à 5 parties en poids de Er203,
de 0,1 à 15 parties en poids de Yb2O3 et de O à moins de 5 parties en poids de F; lesdites compositions de verre desditcs sections passive et active renfermant les atomes de bore, tétracoordonnés.
De façon avantageuse, comme indiqué ci-dessus de manière générale, lesdites compositions de verre des sections active ct passive préscntent les caractéristiques ci-après - [BaO + 0,5 (Li2O + Na2O + K2O)] représente de 5 à 12 parties en poids (en référence aux 100 parties en poids, [SiO2 + GeO2 + B2O3 + M2O + BaO] pour la section passive , [SiO2 + GeO2 + B203 + M2O + BaO + Er2O3] pour la section active) - elles renfcrment au moins un des oxydes : Sb2O3 et As2O3 en une quantité totale pouvant aller jusqu'à 2 parties en poids, pour 100 parties en poids [SiO2 + GcO2 + B203 + M20 + BaOJ de la section passive et 100 parties en poids [SiO2 +
GeO2 + B203 + M2O + BaO + Er2O3] de la section active.
GeO2 + B203 + M2O + BaO + Er2O3] de la section active.
Selon une variante de réalisation préférée, les oxydes Er2O3 et Yb2O3 n interviennent en quantités substantiellcs, que dans le coeur de la section active.
La présente invention fournit des compositions de verre borosilicaté, qui sont exemptes de phosphate et qui conviennent particulièrement dans la fabrication de dispositifs optiques, utilisés pour amplifier des signaux optiques par émission stimulée, comprenant notamment des lasers à verre massif et des amplificateurs et des lasers guide d'ondes à fibre et planaires, dans lesquels la composition de verre a des caractéristiques uniques qui confèrent une efficacité d'amplification augmentée et d'autrcs avantages décrits ci-après.
Une caractéristique de la composition de verre, objet de la présente invention, est l'incorporation, jusqu'à 15 parties en poids, d'oxyde d'ytterbium, en présence de quantités relativement importantes (jusqu'à 5 parties en poids) d'oxyde d'erbium. La composition dc verre borosilicaté de l'invention est fondée, pour une large mesurc, sur notre découverte que la co-présence d'ytterbium et d'erbium dans ladite composition, en les quantités décrites ici, est responsable d'un transfert d'énergie, d'une efficacité rclativement élevée (50% ou plus) entre l'état excité de l'ytterbium et l'état excité de l'erbium, ce qui génère une efficacité et une performance de pompage améliorées par rapport à celles générées par toute composition similaire contenant un unique dopant fluorescent (e. g. erbium), dont nous avons connaissance (voir la figure 3 annexée). De plus, les compositions de verre selon l'invention sont caractérisées en cc qu elles contiennent le bore dans une coordination tétraédrique (pour une concentration de B203 inférieure à 12%), ce qui est connu pour augmenter la durée dc vie à l'état métastable 4I13/2 de l'Er3'.
De plus, une efficacité dc pompage améliorée, dans un amplificateur de type à guides d'ondes planaires à échange d'ions, considéré à titrc d'exemple, a été attcinte quand les quantités décrites d'oxydes d'ytterbium ct d'crbium sont présentes dans la composition dc verre, ceci étant dû apparemment à une agglomération diminuée des ions erbium.
Des oxydes dc métaux alcalins tcls que Na2O et/ou K20 ct/ou Li20 sont présents. La quantité dc ces oxydes monovalents est critique pour obtenir un verre qui est facile à fondre ct dc bonne qualité optique, ct qui présente une transmission élevée et un indice dc réfraction bas. De l'oxyde dc barium (BaO) intervient avantageusement cn une quantité inférieure ou égale à 3 parties en poids en tant que modificateur dc réseau. L'intervention dudit oxyde de barium se révèle généralement avantageuse à partir de 0,1 partie en poids. A l'heure actuellc, il y a une réticence à inclurc d'autres modificatcurs dc réseau tcls que Ca ou Mg dans les compositions de l'invention, due au risquc dc séparation de phases dans le vcrre.
Dans un mode de réalisation préféré de la composition de verre de l'invention, (M20 + RO), où M est Li, Na et/ou K, ct R est Ba, doit être tel que [BaO + (0,5)(Li2O + NaçO + K20)] rcprésente de 5 à 12 parties en poids pour 100 parties en poids de [SiO7 + GeO2 + B203 + M20 + BaO + Er2O3].
Tandis que la plupart des compositions de verre de l'invention exemplifiées ci-après contiennent K/Na dans un rapport d'environ 0,9, certaines ont été optimisées pour une échange d'ion thallium et présentent un rapport molaire K/Na supérieur à 1, comme dans la composition de l'exemple VIII du tableau 3.
Les dessins annexés sont inclus pour aider à une meilleure compréhension de l'invention. Ils sont incorporés dans, et constituent une partie de, cette description. Lesdits dessins illustrcnt des modes de réalisation de l'invention et, ensemble avec la description, servcnt à expliquer les principes de l'invention.
Lesdits dessins consistent en les figures 1 à 4 présentées ci-après
- la figure 1 montre un graphique du gain net (dB) (en ordonnée) en fonction de la puissance de pompage (mW) (en abscisse) à 973 nm pour un dispositif guide d'ondes de 3,8 cm dc longueur selon un mode de réalisation de l'invention i. e. tel que décrit à l'exemple A ct ayant la composition de verre donnée à l'exemple III du tableau 3;
- la figure 2 est un tracé similaire à celui dc la figure 1, qui montre un graphiquc du gain net (dB) cn fonction dc la puissance dc pompage (mW) à 973 nm pour un dispositif guide d'ondes de 3,8 cm dc longueur selon un mode de réalisation de l'invention tel que décrit à l'exemple B et ayant la composition de verre donnée à l'exemple IV du tableau 3;
- la figure 3 montre le gain net mesuré (dB) cn tant que fonction de la longueur d'un amplificateur guide d'ondes planaire de l'invention pour quatre quantités différcntes des co-dopants: Er203 ct Yb2O3, exprimées en parties en poids (voir plus loin);
- la figure 4 montre une vue schématique cn perspective d'un dispositif optique monolithique qui comprend une région de guidage d'ondes dans laquelle le dispositif comprend une section passive non-amplificatricc, ct une section active amplificatrice. dc signaux optiques.
- la figure 1 montre un graphique du gain net (dB) (en ordonnée) en fonction de la puissance de pompage (mW) (en abscisse) à 973 nm pour un dispositif guide d'ondes de 3,8 cm dc longueur selon un mode de réalisation de l'invention i. e. tel que décrit à l'exemple A ct ayant la composition de verre donnée à l'exemple III du tableau 3;
- la figure 2 est un tracé similaire à celui dc la figure 1, qui montre un graphiquc du gain net (dB) cn fonction dc la puissance dc pompage (mW) à 973 nm pour un dispositif guide d'ondes de 3,8 cm dc longueur selon un mode de réalisation de l'invention tel que décrit à l'exemple B et ayant la composition de verre donnée à l'exemple IV du tableau 3;
- la figure 3 montre le gain net mesuré (dB) cn tant que fonction de la longueur d'un amplificateur guide d'ondes planaire de l'invention pour quatre quantités différcntes des co-dopants: Er203 ct Yb2O3, exprimées en parties en poids (voir plus loin);
- la figure 4 montre une vue schématique cn perspective d'un dispositif optique monolithique qui comprend une région de guidage d'ondes dans laquelle le dispositif comprend une section passive non-amplificatricc, ct une section active amplificatrice. dc signaux optiques.
Le tableau 1 ci-aprcs rappcllc les quantités des constituants essentiels des compositions de verre de l'invention. Lc tableau 2 ci-après présente des quantités préférécs, qui sont plus étroites, desdites compositions de verre. Le tableau 3 indique les compositions d'exemples, cn incluant celles pour Icsquellcs nous avons observé une performance améliorée d'un amplificateur du type à guide d'ondes planaire selon un mode de réalisation de l'invention, par rapport à un dispositif similaire dopé d'un unique constituant opérant dans les mêmes conditions. Les compositions sont indiquées en parties en poids, avec l'Yb2O3 et le fluor F (qui intervient comme fluorosilicate de sodium ou fluorosilicate de potassium) indiqués en sus, en parties en poids, pour 100 parties en poids de la composition [SiO2 +
GeO2 + B2O3 + MoO + BaO + Er2O3]. Les quantités indiquées représentent les parties en poids avant fusion de la composition. L'exemple VI est un verre opalescent (qui ne fait pas partie du cadre de l'invention), dû à la haute concentration en fluor; pendant, la présence du fluor, préférablement sous forme de fluorosilicate de sodium ou dc fluorosilicate de potassium, est avantageuse pour la fusion, l'affinage, l'ajustement de l'indice ct elle permet d'augmenter les performances d'échangabilité d'ions des compositions de l'invention.
GeO2 + B2O3 + MoO + BaO + Er2O3]. Les quantités indiquées représentent les parties en poids avant fusion de la composition. L'exemple VI est un verre opalescent (qui ne fait pas partie du cadre de l'invention), dû à la haute concentration en fluor; pendant, la présence du fluor, préférablement sous forme de fluorosilicate de sodium ou dc fluorosilicate de potassium, est avantageuse pour la fusion, l'affinage, l'ajustement de l'indice ct elle permet d'augmenter les performances d'échangabilité d'ions des compositions de l'invention.
TABLEAU l
Compositions de l'invention: - de 0,1 à 15 parties en poids de Yb703 - de O à moins dc 5 parties cn poids dc F, pour 100 parties en poids constituées de - 60 à 70 parties en poids dc SiO2 ou de SiO2 + GeO2 avec SiO2 représentant toujours plus dc 40 parties cn poids, - 8 à 12 parties cn poids dc B2O3, - 10 à 25 parties cn poids de M2O où M2O est est au moins un oxyde dc métal alcalin choisi dans le groupe consistant en les oxydes : Na2O intervenant à raison de O à 20 parties en poids, K2O intervenant à raison de O à 20 parties en poids et
Li2O intervenant à raison de 0 à 10 parties en poids, - 0 à 3 parties en poids de BaO, - 0,01 à 5 parties en poids de Er2O3, avec l'élément bore dans une coordination spatialc tétraédrique.
Compositions de l'invention: - de 0,1 à 15 parties en poids de Yb703 - de O à moins dc 5 parties cn poids dc F, pour 100 parties en poids constituées de - 60 à 70 parties en poids dc SiO2 ou de SiO2 + GeO2 avec SiO2 représentant toujours plus dc 40 parties cn poids, - 8 à 12 parties cn poids dc B2O3, - 10 à 25 parties cn poids de M2O où M2O est est au moins un oxyde dc métal alcalin choisi dans le groupe consistant en les oxydes : Na2O intervenant à raison de O à 20 parties en poids, K2O intervenant à raison de O à 20 parties en poids et
Li2O intervenant à raison de 0 à 10 parties en poids, - 0 à 3 parties en poids de BaO, - 0,01 à 5 parties en poids de Er2O3, avec l'élément bore dans une coordination spatialc tétraédrique.
TABLEAU 2
Compositions particulièrement préférées de l'invention: - de 1 à 10 parties en poids de Yb203, - de O à moins de 5 parties en poids de F, pour 100 parties en poids constituées de - 65 à 68 parties en poids de SiO2 ou de SiO2 + GeO2 avec SiO2 représentant toujours plus de 40 parties en poids, - 11 à 12 parties en poids de B203, - 10 à 25 parties en poids de M2O où MoO est au moins un oxyde de métal alcalin choisi dans le groupe consistant en les oxydes : Na2O intervenant à raison de O à 20 parties en poids, K2O intervenant à raison de O à 20 parties en poids et Li20 intervenant à raison de O à 10 parties en poids, - 0 à 1 partie en poids de BaO, - 0,5 à 3 parties en poids de Er2O3, avec [BaO + 0,5 (Li2O +Na2O + K2O)] représentant de 5 à 12 parties en poids desdites 100 parties en poids.
Compositions particulièrement préférées de l'invention: - de 1 à 10 parties en poids de Yb203, - de O à moins de 5 parties en poids de F, pour 100 parties en poids constituées de - 65 à 68 parties en poids de SiO2 ou de SiO2 + GeO2 avec SiO2 représentant toujours plus de 40 parties en poids, - 11 à 12 parties en poids de B203, - 10 à 25 parties en poids de M2O où MoO est au moins un oxyde de métal alcalin choisi dans le groupe consistant en les oxydes : Na2O intervenant à raison de O à 20 parties en poids, K2O intervenant à raison de O à 20 parties en poids et Li20 intervenant à raison de O à 10 parties en poids, - 0 à 1 partie en poids de BaO, - 0,5 à 3 parties en poids de Er2O3, avec [BaO + 0,5 (Li2O +Na2O + K2O)] représentant de 5 à 12 parties en poids desdites 100 parties en poids.
TABLEAU 3
Exemples de compositions de l'invention*: (compositions données en parties en poids)
Exemples de compositions de l'invention*: (compositions données en parties en poids)
<tb> <SEP> exemple <SEP> exemple <SEP> exemple <SEP> exemple <SEP> exemple <SEP> exemple <SEP> exemple <SEP> exemple
<tb> <SEP> I <SEP> II <SEP> III <SEP> IV <SEP> V <SEP> VI** <SEP> VII <SEP> VIII
<tb> <SEP> SiO2 <SEP> 67,5 <SEP> 68 <SEP> 66,5 <SEP> 65,5 <SEP> 66,5 <SEP> 65,5 <SEP> 65,5 <SEP> 65,5
<tb> <SEP> BaO <SEP> 0,6 <SEP> 0,6 <SEP> 0,6 <SEP> 0,6 <SEP> 0,6 <SEP> 0,6 <SEP> 0,6 <SEP> 0,6
<tb> <SEP> B203 <SEP> 11,6 <SEP> 11,6 <SEP> 11,6 <SEP> 11,6 <SEP> 11,6 <SEP> 11,6 <SEP> 11,6 <SEP> 11,6
<tb> Na2O <SEP> 10 <SEP> 10 <SEP> 10 <SEP> 10 <SEP> 10 <SEP> 10 <SEP> 10 <SEP> 3,8
<tb> <SEP> K2O <SEP> 9 <SEP> 9 <SEP> 9 <SEP> 9 <SEP> 9 <SEP> 9 <SEP> 9 <SEP> 17,6
<tb> Sb203 <SEP> 0,1 <SEP> 0,1 <SEP> 0,1 <SEP> 0,1 <SEP> 0,1 <SEP> 0,1 <SEP> 0,1 <SEP> 0,1
<tb> Er203 <SEP> 1 <SEP> 0,5 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 1
<tb> Yb2O3 <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 1 <SEP> 7 <SEP> 2 <SEP> <SEP> 2 <SEP>
<tb> <SEP> F <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 5 <SEP> 2,5 <SEP> 0
<tb> * # (SiO2+BaO+B2O3+Na2O+K2O+Er2O3)=100 + 0,3 parties cn poids.
<tb> <SEP> I <SEP> II <SEP> III <SEP> IV <SEP> V <SEP> VI** <SEP> VII <SEP> VIII
<tb> <SEP> SiO2 <SEP> 67,5 <SEP> 68 <SEP> 66,5 <SEP> 65,5 <SEP> 66,5 <SEP> 65,5 <SEP> 65,5 <SEP> 65,5
<tb> <SEP> BaO <SEP> 0,6 <SEP> 0,6 <SEP> 0,6 <SEP> 0,6 <SEP> 0,6 <SEP> 0,6 <SEP> 0,6 <SEP> 0,6
<tb> <SEP> B203 <SEP> 11,6 <SEP> 11,6 <SEP> 11,6 <SEP> 11,6 <SEP> 11,6 <SEP> 11,6 <SEP> 11,6 <SEP> 11,6
<tb> Na2O <SEP> 10 <SEP> 10 <SEP> 10 <SEP> 10 <SEP> 10 <SEP> 10 <SEP> 10 <SEP> 3,8
<tb> <SEP> K2O <SEP> 9 <SEP> 9 <SEP> 9 <SEP> 9 <SEP> 9 <SEP> 9 <SEP> 9 <SEP> 17,6
<tb> Sb203 <SEP> 0,1 <SEP> 0,1 <SEP> 0,1 <SEP> 0,1 <SEP> 0,1 <SEP> 0,1 <SEP> 0,1 <SEP> 0,1
<tb> Er203 <SEP> 1 <SEP> 0,5 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 1
<tb> Yb2O3 <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 1 <SEP> 7 <SEP> 2 <SEP> <SEP> 2 <SEP>
<tb> <SEP> F <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 5 <SEP> 2,5 <SEP> 0
<tb> * # (SiO2+BaO+B2O3+Na2O+K2O+Er2O3)=100 + 0,3 parties cn poids.
** La composition dc l'exemple VI ne fait pas partie du cadrc de l'invention (verre opalescent)
Un dispositif illustratif d'un mode de réalisation de l'invention a été préparé en faisant d'abord fondre une composition de verre comme définie cidessus, et en formant un substrat de celui-ci, par des techniques bien maîtrisées dans le métier du verre. Lc substrat a été sélectivement masqué selon la pratique photo-lithographique conventionnelle pour définir une région de guidage d'ondes préférablement de 2 microns à 5 microns de largeur. Le substrat masqué a été ensuite exposé dans un bain de sel de thallium pur pour faire un échange des ions de sodium et/ou de potassium et/ou dc lithium par des ions de thallium. Le bain de sel avait une température d'environ OOC, et l'exposition dans le bain a duré pendant environ 1,5 heure, ce qui était suffisant pour la création d'une région de guidage d'ondes ion-échangée dans la surface exposée du substrat de verre. Le procédé était éventuellement mis en oeuvre avec application d'un champ électrique.
Un dispositif illustratif d'un mode de réalisation de l'invention a été préparé en faisant d'abord fondre une composition de verre comme définie cidessus, et en formant un substrat de celui-ci, par des techniques bien maîtrisées dans le métier du verre. Lc substrat a été sélectivement masqué selon la pratique photo-lithographique conventionnelle pour définir une région de guidage d'ondes préférablement de 2 microns à 5 microns de largeur. Le substrat masqué a été ensuite exposé dans un bain de sel de thallium pur pour faire un échange des ions de sodium et/ou de potassium et/ou dc lithium par des ions de thallium. Le bain de sel avait une température d'environ OOC, et l'exposition dans le bain a duré pendant environ 1,5 heure, ce qui était suffisant pour la création d'une région de guidage d'ondes ion-échangée dans la surface exposée du substrat de verre. Le procédé était éventuellement mis en oeuvre avec application d'un champ électrique.
Un deuxième échange d'ions a été ensuite mis en oeuvre pour enterrer la région de guidage d'ondes plus profond dans le substrat, comprenant les étapes de mettre en contact le substrat de verre masqué avec une solution de sel fondu contenant 95% d'ions de potassium et 5% d'ions de sodium à une température d'environ 450vC pendant approximativement une heure. Le substrat de verre plongé était soumis a un courant électrique d'environ 30mA.
EXEMPLES DE DISPOSITIFS DE L'INVENTION
EXEMPLE A
Un dispositif guide d'ondcs planaire amplificateur de signaux optiques selon un mode de réalisation dc l'invention a été construit comme décrit ci-dessus.
EXEMPLE A
Un dispositif guide d'ondcs planaire amplificateur de signaux optiques selon un mode de réalisation dc l'invention a été construit comme décrit ci-dessus.
Son verre a la composition donnée à l'exemple III du tableau 3. Le guide d'ondes a 3,8 cm de long et est pompé à 973 nm avec une puissance de pompage de 110 mW. Un gain nct dc 6,1 dB cst mesuré comme il est montré sur la figure 1.
EXEMPLE B
Un dispositif guide d'ondcs planaire amplificateur dc signaux optiques selon un mode dc réalisation dc l'invention a été construit comme décrit ci-dessus.
Un dispositif guide d'ondcs planaire amplificateur dc signaux optiques selon un mode dc réalisation dc l'invention a été construit comme décrit ci-dessus.
Son verre a la composition donnée à l'exemple IV du tableau 3. Le guide d'ondes a 3,8 cm de long et est pompé à 973 nm avec une puissance de pompage de 100 mW. Un gain net dc 8 dB est mesuré comme il est montré sur la figure 2.
Les valeurs données dans ces exemples non-limitatifs sont à comparer avec celles obtenues avec notre mcillcur amplificateur guide d'ondes planaire dopé à un unique élément (erbium), qui contient 0,5% d'oxydc d'crbium cn poids ct pas d'oxyde d'ytterbium, et qui exhibe un gain net de 3 dB lorsqu'il est pompé à 973 nm avec 110 mW de puissance de pompage.
Un dispositif optique monolithique selon un mode de réalisation de l'invention est montré schématiquement à la figure 4. Le dispositif comprend une section non-amplificatrice de signaux optiques passive 80, et une section amplificatrice de signaux optiques active 90, qui sont réunies par fusion (F) ou par toute autre technique de solidarisation bien connues des personnes expérimentées dans le métier et qui ne requiert aucune explication supplémentaire ici. La composition de la section passive 80 et de la section active 90 sont très similaires voire substantiellement identiques à l'exception que la section passive ne contient pas de dopant amplificateur de signaux optiques tel que l'erbium, par exemple, tandis que la section active 90 est de la composition décrite dans la description de la présente invention, comprenant donc des co-dopants erbium et ytterbium.
Ladite section passive 80 peut être dopée avec un élément de terre rare transparent, e. g. le lanthane, pour rendre son indice de réfraction et celui de ladite section active 90 substantiellement identiques, pour éviter une réflexion, non voulue, à l'interface des deux sections. Le dispositif comprend un substrat 101 fabriqué en silice ou en silicium, par exemple, ayant un indice de réfraction désigné nS, une région de guide d'ondes 103 ayant une composition de verre selon l'invention décrite ici. La section active 91 de la région guide d'ondes 103 comprend les dopants amplificateurs éléments de tcrre rarc, tandis que la section passive 93 de la région de guide d'ondes 103 ne comprend pas les dopants amplificateurs de signaux optiques. Le dispositif est dc plus revêtu d'une couche 105 cn un matériau ayant un indice de réfraction ni inférieur à nc.
Dans un aspect préféré dc cc mode de réalisation, le substrat 101 possède une couche de guide d'ondes 103 déposée sur lui, ladite couche de guide d'ondes 103 étant en la composition dc verre qui contient Er/Yb décrite ici (objet de la présente invention). Par des techniques bien connues dc lithographie et de gravure, les guides d'ondes sont formés dans la couche 103, dans laquelle les dopants amplificateurs de signaux optiques présents dans les compositions décrites ici sont présents. Le dispositif est ensuite revêtu avec un autre matériau qui n'est pas dopé à l'erbium pour enfermer le signal optique dans la région de guide d'ondes. Dans ce mode de réalisation, il est apprécié que la composition de verre selon l'invention (décrite ici) ne soit présente que dans lcs aires critiques d'un dispositif monolithique selon l'invention.
Une famille de compositions de verre borosilicaté, exempt de phosphate, et des dispositifs optiques fabriqués à partir desdites compositions, ont été décrits.
Il est évident à ceux expérimentés dans le métier que des modifications et variations multiples peuvent être faites dans lesdits dispositifs et compositions de la présente invention, sans quitter l'esprit ou la portée de l'invention. Ainsi, il est entendu que la présente invention couvre ces modifications et/ou variations.
Claims (14)
1. Composition de verre, borosilicaté, co-dopé avec de l'Er/Yb et exempt de phosphate, comprenant, pour 100 parties en poids constituées de: - 60 à 70 parties en poids de SiOr ou de SiOo + GeO2 avec SiO2 représentant toujours plus de 40 parties en poids, - 8 à 12 parties en poids de B2O3, - 10 à 25 parties en poids de M2O où M2O est au moins un oxyde de métal alcalin choisi dans le groupe consistant en les oxydes : Na2O intervenant à raison de O à 20 parties en poids, K2O intervenant à raison dc O à 20 parties en poids et Li20 intervenant à raison de O à 10 parties en poids, - 0 à 3 parties en poids de BaO, - 0,01 à 5 parties en poids de Er2O3,
de 0,1 à 15 parties en poids de Yb2O3 et de O à moins de 5 parties en poids de F; et au sein de laquelle, les atomes de bore sont tétracoordonnés.
2. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que, en son sein, [BaO + 0,5(Li2O + Na20 + K2o)] représente de 5 à 12 parties en poids desdites 100 parties en poids de [SiOn + GeOn +B2O3 + M2O + BaO + Er2O3].
3. Composition selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comprend, pour 100 parties cn poids constitués de - 65 à 68 parties cn poids de SiOn ou de SiOn + GeOn avec SiO2 représentant toujours plus dc 40 parties en poids, - 11 à 12 parties en poids dc B203, - 10 à 25 parties cn poids de M2O, - 0 à 1 partie en poids de BaO, - 0,5 à 3 parties en poids de Er203,
de 1 à 10 parties en poids de Yb203 et de O à moins de 5 parties en poids de F.
4. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en cc qu'elle comprend en outrc au moins un des oxydes: Sb203 et
As203, en une quantité totale représentant jusqu'à 2 parties en poids, pour 100 parties en poids de [SiOn + GeO2 + B203 + M20 + BaO + Er2O3].
5. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par un rapport molaire: K/Na > 1.
6. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle présente un indice de réfraction d'environ 1,5.
7. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, qui convient pour utilisation en tant que laser ou en tant qu'amplificateur optique.
8. Dispositif optique, comportant un guide d'ondes présentant un coeur et une gaine, caractérisé en ce qu'au moins le coeur dudit guide d'onde est en une composition de verre selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.
9. Dispositif optique selon la revendication 8, caractérisé en ce que les oxydes Er203 et Yb203 sont substantiellement présents seulement dans le coeur.
10. Dispositif optique selon l'une des revendications 8 ou 9 qui comprend un guide d'ondes à fibre ou un guide d'ondes planaire.
11. Dispositif optique monolithique incluant un guide d'ondes présentant un coeur et une gaine, comprenant une section passive qui est non-amplificatrice de signaux optiques et une section active qui est amplificatrice de signaux optiques, ledit dispositif étant caractérisé par une composition de verre borosilicaté qui est exempt de phosphate et qui présente des indices de réfraction substantiellement uniformes à travers rcspectivement lesdits coeurs et gaines desdites sections active ct passive; ladite composition de verre de ladite section passive comprenant: - de 60 à 70 parties cn poids dc SiOn ou de SiOn + GeO2 avec SiO2 représentant toujours plus de 40 parties en poids, - de 8 à 12 parties cn poids dc B2O3, - de 10 à 25 parties en poids dc M2O où M2O est tel que défini à la revendication 1, - de O à 3 parties cn poids dc BaO ct - de O à moins dc 5 parties cn poids dc F pour 100 parties cn poids dc [SiOn +
GeO2+B2O3+M2O+BaO]; mais excluant la présence substanticllc d'un composant élémentaire amplificateur de signaux optiques;
ct, ladite composition de verre dc ladite section active comprenant, pour 100 parties en poids constituées de - 60 à 70 parties cn poids dc SiOr ou SiOn + GeO2 avec SiO2 représentant toujours plus de 40 parties cn poids, - 8 à 12 parties en poids de B2O3, - 10 à 25 parties en poids de M2O où MoO est tel que défini à la revendication 1, - 0 à 3 parties en poids de BaO, - 0,01 à 5 parties en poids de Er2O3,
de 0,1 à 15 parties en poids de Yb203 et de O à moins de 5 parties en poids de F; lesdites compositions dc verre desdites sections passive et active renfermant les atomes de bore, tétracoordonnés.
12. Dispositif optique selon la revendication 11, caractérisé en ce que, au sein desdites compositions de verre: [BaO + 0,5 (Li2 + Na20 + K20)] représente de 5 à 12 parties en poids, en référence auxdites 100 parties en poids [SiO2 + GeO2 + B203 + M20 + BaO] pour la section passive, [SiOo + GeOn + B203 + MoO + BaO + Er203] pour la section active.
13. Dispositif optique selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisé en cc que lesdites compositions dc verre comprennent en outre au moins un des oxydes : Sb203 et As203, en une quantité totale représentant jusqu'à 2 parties en poids pour 100 parties en poids de [SiO2 + GeO2 + B203 + M20 +
BaOj de la section passive et 100 parties en poids de [SiO2 + GeO2 + B203 +
M20 + BaO + Er203] de la section active.
14. Dispositif optique selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que les oxydes Er203 et Yb203 sont substantiellement présents seulement dans le coeur de la section active.
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9700271A FR2758321A1 (fr) | 1997-01-14 | 1997-01-14 | Composition de verre et dispositif optique |
| EP98905948A EP1001914B1 (fr) | 1997-01-14 | 1998-01-08 | Compositions de verre et dispositifs optiques fabriques a partir de telles compositions |
| US09/355,091 US6512879B1 (en) | 1997-01-14 | 1998-01-08 | Glass composition and optical device made therefrom |
| CN 98801806 CN1243500A (zh) | 1997-01-14 | 1998-01-08 | 玻璃组合物和由它制作的光学器件 |
| CA002275706A CA2275706A1 (fr) | 1997-01-14 | 1998-01-08 | Compositions de verre et dispositifs optiques fabriques a partir de telles compositions |
| PCT/US1998/000496 WO1998030507A1 (fr) | 1997-01-14 | 1998-01-08 | Compositions de verre et dispositifs optiques fabriques a partir de telles compositions |
| AU61312/98A AU6131298A (en) | 1997-01-14 | 1998-01-08 | Glass composition and optical device made therefrom |
| JP53118098A JP2001508392A (ja) | 1997-01-14 | 1998-01-08 | ガラス組成物およびそれから製造した光学素子 |
| DE69807706T DE69807706T2 (de) | 1997-01-14 | 1998-01-08 | Glaszusammensetzung und optische vorrichtung daraus hergestellt |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9700271A FR2758321A1 (fr) | 1997-01-14 | 1997-01-14 | Composition de verre et dispositif optique |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2758321A1 true FR2758321A1 (fr) | 1998-07-17 |
Family
ID=9502561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9700271A Pending FR2758321A1 (fr) | 1997-01-14 | 1997-01-14 | Composition de verre et dispositif optique |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1001914B1 (fr) |
| JP (1) | JP2001508392A (fr) |
| CN (1) | CN1243500A (fr) |
| AU (1) | AU6131298A (fr) |
| CA (1) | CA2275706A1 (fr) |
| DE (1) | DE69807706T2 (fr) |
| FR (1) | FR2758321A1 (fr) |
| WO (1) | WO1998030507A1 (fr) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2796637A1 (fr) * | 1999-07-21 | 2001-01-26 | Corning Inc | Verre borosilicate ou aluminosilicate pour amplification optique |
| EP2157061A3 (fr) * | 2008-07-24 | 2011-11-16 | Alliant Techsystems Inc. | Dispositifs optiques comprenant des matériaux de quartz dopé, systèmes laser incluant lesdits dispositifs optiques et procédé de fabrication desdits dispositifs optiques et systèmes laser |
| DE102013015934A1 (de) | 2013-09-18 | 2015-03-19 | Friedrich-Schiller-Universität Jena | Seltenerd-dotierte Aluminosilicatgläser, insbesondere zur Verwendung als aktives Lasermaterial in Hochleistungs-Bulklasern |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE352526T1 (de) * | 2000-06-05 | 2007-02-15 | Ohara Kk | Optische gläser die unter betriebsbedingungen bei uv-belichtung in bezug auf ihren brechungsindex möglichst stabil sind |
| WO2002053507A1 (fr) * | 2000-12-28 | 2002-07-11 | Bo Peng | Verre pour fibres optiques ou guides d'ondes optiques, fibres optiques ou guides d'ondes optiques constitues d'un tel verre et amplificateur optique comprenant de tels elements |
| CN1325410C (zh) * | 2004-12-17 | 2007-07-11 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 铒镱共掺氧氟锗酸盐玻璃及其制备方法 |
| US7280729B2 (en) | 2006-01-17 | 2007-10-09 | Micron Technology, Inc. | Semiconductor constructions and light-directing conduits |
| EP2574602B1 (fr) * | 2010-10-12 | 2017-09-06 | Olympus Corporation | Verre pour une fibre dans un guide de lumière |
| JP6061624B2 (ja) * | 2012-11-02 | 2017-01-18 | 株式会社住田光学ガラス | 透明結晶化ガラス |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3663474A (en) * | 1968-10-04 | 1972-05-16 | Owens Illinois Inc | Erbium oxide/ytterbium oxide doped glass lasers |
| US5039631A (en) * | 1990-01-11 | 1991-08-13 | Schott Glass Technologies, Inc. | Strengthenable, high non-nd lanthanoid-containing glasses |
| US5128801A (en) * | 1991-01-30 | 1992-07-07 | Corning Incorporated | Integrated optical signal amplifier |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5598491A (en) * | 1994-08-23 | 1997-01-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical fiber amplifier and optical fiber transmission apparatus |
| US5537505A (en) * | 1994-11-25 | 1996-07-16 | Corning Incorporated | Transparent glass-ceramics |
| US5483628A (en) * | 1994-11-25 | 1996-01-09 | Corning Incorporated | Transparent glass-ceramics |
| JP3670434B2 (ja) * | 1996-04-22 | 2005-07-13 | ルーセント テクノロジーズ インコーポレーテッド | 多段光ファイバ増幅器を有するシステム |
| US5659644A (en) * | 1996-06-07 | 1997-08-19 | Lucent Technologies Inc. | Fiber light source with multimode fiber coupler |
-
1997
- 1997-01-14 FR FR9700271A patent/FR2758321A1/fr active Pending
-
1998
- 1998-01-08 WO PCT/US1998/000496 patent/WO1998030507A1/fr active IP Right Grant
- 1998-01-08 EP EP98905948A patent/EP1001914B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1998-01-08 AU AU61312/98A patent/AU6131298A/en not_active Abandoned
- 1998-01-08 CA CA002275706A patent/CA2275706A1/fr not_active Abandoned
- 1998-01-08 JP JP53118098A patent/JP2001508392A/ja active Pending
- 1998-01-08 DE DE69807706T patent/DE69807706T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1998-01-08 CN CN 98801806 patent/CN1243500A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3663474A (en) * | 1968-10-04 | 1972-05-16 | Owens Illinois Inc | Erbium oxide/ytterbium oxide doped glass lasers |
| US5039631A (en) * | 1990-01-11 | 1991-08-13 | Schott Glass Technologies, Inc. | Strengthenable, high non-nd lanthanoid-containing glasses |
| US5128801A (en) * | 1991-01-30 | 1992-07-07 | Corning Incorporated | Integrated optical signal amplifier |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| BARNES W L ET AL: "ER3+-YB3+ AND ER3+ DOPED FIBER LASERS", JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, vol. 7, no. 10, 1 October 1989 (1989-10-01), pages 1461 - 1465, XP000113353 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2796637A1 (fr) * | 1999-07-21 | 2001-01-26 | Corning Inc | Verre borosilicate ou aluminosilicate pour amplification optique |
| WO2001007374A1 (fr) * | 1999-07-21 | 2001-02-01 | Corning Incorporated | Composition de verre a base de borate ou d'aluminosilicate convenant pour l'amplification optique |
| EP2157061A3 (fr) * | 2008-07-24 | 2011-11-16 | Alliant Techsystems Inc. | Dispositifs optiques comprenant des matériaux de quartz dopé, systèmes laser incluant lesdits dispositifs optiques et procédé de fabrication desdits dispositifs optiques et systèmes laser |
| US8218593B2 (en) | 2008-07-24 | 2012-07-10 | Alliant Techsystems Inc. | Optical devices comprising doped glass materials, laser systems including such optical devices, and methods of forming such optical devices and laser systems |
| DE102013015934A1 (de) | 2013-09-18 | 2015-03-19 | Friedrich-Schiller-Universität Jena | Seltenerd-dotierte Aluminosilicatgläser, insbesondere zur Verwendung als aktives Lasermaterial in Hochleistungs-Bulklasern |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU6131298A (en) | 1998-08-03 |
| EP1001914A4 (fr) | 2000-05-24 |
| DE69807706D1 (de) | 2002-10-10 |
| WO1998030507A1 (fr) | 1998-07-16 |
| EP1001914B1 (fr) | 2002-09-04 |
| CA2275706A1 (fr) | 1998-07-16 |
| JP2001508392A (ja) | 2001-06-26 |
| EP1001914A1 (fr) | 2000-05-24 |
| CN1243500A (zh) | 2000-02-02 |
| DE69807706T2 (de) | 2003-06-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kik et al. | Erbium-doped optical-waveguide amplifiers on silicon | |
| JPH07291652A (ja) | 光信号増幅器用ガラスおよび光信号増幅器の製造方法 | |
| US5251062A (en) | Tellurite glass and fiber amplifier | |
| Wong et al. | Er/sup 3+/-Yb/sup 3+/codoped phosphate glass waveguide amplifier using Ag/sup+/-Li/sup+/ion exchange | |
| WO2000045478A2 (fr) | Lasers a verre au phosphate dopes aux terres rares | |
| FR2793241A1 (fr) | Composition de verre borate dope a l erbium | |
| FR2927476A1 (fr) | Fibre optique amplificatrice comprenant des nanoparticules et procede de fabrication | |
| FR2758321A1 (fr) | Composition de verre et dispositif optique | |
| FR2714046A1 (fr) | Matériaux vitrocéramiques notamment pour lasers et amplificateurs optiques dopés en terres rares et procédé de fabrication de tels matériaux. | |
| EP0561672B1 (fr) | Amplificateur optique intégré et laser mettant en oeuvre un tel amplificateur | |
| FR2796637A1 (fr) | Verre borosilicate ou aluminosilicate pour amplification optique | |
| KR101095193B1 (ko) | 광섬유 증폭기용 유리 | |
| US6512879B1 (en) | Glass composition and optical device made therefrom | |
| EP2208262B1 (fr) | Dispositif a fibre optique dopee aux terres rares pour l'emission ou l'amplification d'un signal dans la bande "s" | |
| JP3228462B2 (ja) | 光導波路及びそれを用いた１．５μｍ帯光増幅器 | |
| CA2054038C (fr) | Verre optique, fibre optique, dispositif de guide d'ondes et dispositif optiquement actif | |
| FR2676435A1 (fr) | Milieu en verre d'halogenures contenant des ions d'uranium trivalents et procede de fabrication de ce milieu. | |
| JPH11236245A (ja) | 光導波路及びそれを用いた１．５〜１．６μｍ帯光増幅器 | |
| SUGIMOTO et al. | Novel short-length EDF for C+ L band amplification | |
| FR2768143A1 (fr) | Verre de fluorophosphate dope a l'erbium et amplificateur optique comprenant ce verre | |
| FR2661783A1 (fr) | Dispositif optique, pour l'emission et l'amplification de lumiere dans la gamme 1260-1234nm, a milieu actif contenant du praseodyme. | |
| JP2004168578A (ja) | 光増幅ガラスおよび光導波路 | |
| Camy et al. | Ion-exchanged waveguide amplifier in erbium-doped glass for broad-band communications | |
| JP2005037959A (ja) | テルライトガラス、該テルライトガラスを用いた光増幅器および光源 | |
| Krishnaswamy et al. | Optical properties of strip-loaded Er-doped waveguides |