[发明专利]掺铒磷酸盐激光玻璃、制备方法及光学元件

说明书

一种掺铒磷酸盐激光玻璃及其制备方法，通过控制磷酸盐玻璃中(RO+R₂O)/P₂O₅来改变Er³⁺离子的共价键性和非对称性，从而调整其发光性能。本发明磷酸盐玻璃主体为铝磷酸盐玻璃，摩尔成分为：39～50mol％的P₂O₅，20～31mol％的RO(R为Mg，Ca，Ba)，5～15mol％的Al₂O₃，15～25mol％的Ra₂O(Ra为Na，K)和掺杂的1～10mol％Er₂O₃。本发明采用刚玉坩埚制备玻璃液体，再将玻璃在预热的模具中冷却，然后放入马弗炉中退火。通过控制(RO+R₂O)/P₂O₅的含量，使掺铒磷酸盐玻璃的荧光带宽拓宽至1609～1627nm。该磷酸盐玻璃具有较好的光学性能、易于加工等优势，在激光玻璃和光纤中有极大的应用前景。

技术领域

本发明涉及用于稀土发光玻璃以及激光玻璃技术领域，特别涉及一种用于L+波段光放大器的掺铒磷酸盐激光玻璃、制备方法及光学元件。

技术背景

超宽带光纤放大器具有更多的信道数和更大的带宽，因而在光通信领域备受关注。Er³⁺离子因其处于单模光纤的最低损耗窗口，常作为光放大介质而广泛应用。但是常用的L波段掺Er³⁺光纤放大器的工作波长为1570～1603nm，还尚未扩展至L+波段(1603nm～1627nm)。

目前的新型基质材料光纤放大器包括掺Er³⁺碲基光纤放大器(EDTFA)，可工作在C+L波段或L波段(1581～1616nm)。EDTFA在L波段的增益带宽较大，但其较高的折射率也会引起较高的非线性效应，且原料成本昂贵。而磷酸盐玻璃对稀土离子溶解度高，单位长度增益大，用于小型光纤放大器，且原料成本低，成纤性能好，更适宜于民用通信。本发明提出一种在磷酸盐玻璃中通过改变(RO+R₂O)/P₂O₅来扩展Er³⁺的荧光带宽至1627nm的方法，并提供制备流程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种掺铒磷酸盐激光玻璃，该玻璃具有成本低、易制备、掺杂浓度高等优势，并提供相应的制备方法。

本发明的技术解决方案为：

一种掺铒磷酸盐激光玻璃的成分描述如下：

R＝Mg，Ca，Ba，Ra＝Na，K，其中(RO+Ra₂O)/P₂O₅大于或等于0.8。1627nm处的发光强度大于1603nm处发光强度大小的1/2。

本发明还提供上述掺铒磷酸盐激光玻璃的制备方法，包括以下步骤：

①根据权利要求1所述铒磷酸盐激光玻璃的组成及摩尔百分比，计算并称量原料，置入玛瑙研钵中充分研磨，形成混合粉料；

②将上述步骤①中研磨得到的混合粉料置于刚玉坩埚中，并将刚玉坩埚放入1100℃～1200℃的熔炉中熔制60min～70min，熔化得到玻璃液；

③将玻璃液浇注在预热好的铁质模具上，得到透明且均匀的玻璃前驱体；

④将上述的玻璃前驱体转移至马弗炉中进行退火处理，退火温度为玻璃转变温度(T_g)，保温3～24小时后，以0.1～10℃/h降温速率降至室温，取出玻璃前驱体；

⑤将步骤④得到的玻璃前驱体加工成厚度为1～2mm的玻璃片。

所述玻璃片可以被研磨或抛光，从而获得诸如透镜和棱镜等光学元件。