[发明专利]一种亚波长近红外通信光放大器

说明书

技术领域

本发明涉及一种亚波长近红外通信光放大器；特别涉及一种以(Yb/Er)₂Si₂O₇单晶纳米线为增益介质的、亚波长近红外通信光放大器。

技术背景

以硅酸盐为基质的稀土发光材料，尤其是掺杂Er3+或Er3+、Yb3+共掺的体系，由于其优良的荧光特性被广泛的研究和应用，现有的稀土硅酸盐主要有Er₂Si₂O₇、Er₂SiO₅、Yb₂Si₂O₇、Eu₂Si₂O₇、Y₂Si₂O₇等。

目前硅酸盐为基质的稀土发光材料的制备技术以共沉淀法、水热法、溶胶-凝胶法等为主，这些方法合成的材料以薄膜或颗粒居多，且反应温度较低，因此合成的样品结晶性不好，发光效率较低，不利于进行微纳光集成器件的设计。化学气相沉积法是一种较简易的生长一维纳米线的技术，但是到目前为止，用该方法制备(Yb/Er)2Si2O7单晶纳米线的技术还未见报道。

掺Er³⁺或Er³⁺、Yb³⁺共掺的硅酸盐体系不但具有很强的上转换发光特性，而且在通讯波段1.54μm处的发射特性较好，1.54μm是通讯波段的低损窗口，在光通讯领域有非常重要的意义。所以人们一般采用掺Er³⁺或Er³⁺、Yb³⁺共掺的硅酸盐作为增益介质用于放大器。现有放大器有掺铒光纤放大器(EDFA)和掺饵光波导放大器(EDWA)。EDFA(掺铒光纤放大器)是指以掺铒硅酸盐或掺铒磷酸盐作为增益介质，使光在传输的过程中获得增益，增益效果一般为数十米的长度上可获得几十个dB的增益。目前EDWA(掺饵光波导放大器)的尺寸一般在毫米量级，例如法国Teem Photonics公司推出的一款光波导放大器，尺寸为81mm×35mm×12mm，增益介质是掺铒玻璃薄膜，信号增益为13dB。无论是掺饵光波导放大器，还是掺铒光纤放大器，其增益介质的的尺寸一般为毫米到厘米级别。

尽管传统的(掺铒光纤放大器)和EDWA(掺饵光波导放大器)以其高增益、低噪音、良好的温度稳定性目前发展的较为成熟，甚至EDFA已经广泛用于长距离的光纤通讯，但是由于现有技术很难制备出微纳米尺寸的稀土硅酸盐纳米线，这导致掺铒光纤放大器或掺饵光波放大器的尺寸难以达到微纳米量级，无法进行微纳米尺度范围内的光集成。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种微纳尺寸的、亚波长近红外通信光放大器。

本发明一种亚波长近红外通信光放大器包括单根稀土硅酸盐单晶纳米线、泵浦光源、信号光源、波分复用器、输入光纤、输出光纤；

所述稀土硅酸盐单晶纳米线一端与输入光纤的探针相连，另一端与输出光纤的探针相连；

所述稀土硅酸盐单晶纳米线是化学式为(Yb/Er)₂Si₂O₇的稀土硅酸盐单晶纳米线。

本发明一种亚波长近红外通信光放大器，包括单根稀土硅酸盐单晶纳米线、泵浦光源、信号光源、波分复用器、输入光纤、输出光纤；所述输入光纤和输出光纤均为拉锥光纤探针，所述拉锥光纤探针由光导部分(传导区)、连接部分(锥形区)、和光针部分(探测区)构成；

所述波分复用器的输入端分别与泵浦光源和信号光源相连，波分复用器的输出端与输入光纤的光导部分相连，输入光纤的光针部分与单根稀土硅酸盐单晶纳米线的一端相连，单根稀土硅酸盐单晶纳米线的另一端与输出光纤的光针部分相连，输出光纤的光导部分与检测器相连；

所述稀土硅酸盐单晶纳米线是化学式为(Yb/Er)₂Si₂O₇的稀土硅酸盐单晶纳米线。

本发明一种亚波长近红外通信光放大器，所述稀土硅酸盐单晶纳米线的直径为500～800nm、长度为10～80μm。

本发明一种亚波长近红外通信光放大器，输入光纤的探针或输出光纤的探针的直径与单根稀土硅酸盐单晶纳米线的直径相当。

本发明一种亚波长近红外通信光放大器，所述泵浦光源的波长为980nm。