[发明专利]一种提高铋相关掺杂光纤发光效率和荧光寿命的方法

说明书

本发明属于特种光纤技术领域，涉及利用辐照与高温退火诱导铋相关掺杂有源光纤发光效率提高的方法。该方法是针对铋相关掺杂有源光纤进行辐照与高温退火处理结合，该方法使得铋相关掺杂有源光纤的发光效率以及荧光寿命增强。该方法所述的铋相关掺杂有源光纤是指掺铋光纤、铋铒共掺光纤、铋铒镱共掺光纤和铋铒镧共掺光纤，以及铋铅共掺杂石英光纤等，所述辐照包括钴60伽马辐照，紫外激光，准分子激光或飞秒激光等，辐照剂量为50‑6000 Gy，剂量率为50‑1000 Gy/h。该方法有利于提高铋相关掺杂有源光纤的发光效率以及荧光寿命，作为不同波段的光纤激光器与光放大器的增益介质具有广泛的应用价值。

技术领域

本发明涉及属于特种光纤技术领域，更具体地，涉及一种提高铋相关掺杂有源光纤荧光效率以及荧光寿命的方法。

背景技术

掺铒石英光纤具有传输频带宽、损耗低、绝缘、抗电磁干扰性强、可绕性好等优点，因此被广泛应用于通信系统以及军事领域，但是掺铒光纤的发展由于其带宽窄而受限。而铋元素是一种很好的发光材料，在高能物理领域中具有非常重大的作用，铋相关掺杂有源光纤具有超宽的荧光带宽，这是它在光通信系统应用中最突出的优势。另外，掺铋光纤在医学、天文学、光纤传感等领域也有很高的需求，如皮肤科和眼科所需要的黄色激光器。对于铋相关共掺光纤可以为宽带光纤放大器和激光器的研究带来新的希望。在过去的几十年里，主要集中研究铋离子在可见光区的发光情况，包括Bi²⁺的橙红色发光，Bi³⁺的蓝光、绿光、紫外发光，以及红光发射。现今，学者们对其发光特性的研究主要集中在近红外光波段，因为近红外光波段对于光通信发展有着非常重要的研究价值。目前在近红外波段的铋激光器和放大器已经有了大量的研究。另外一方面，目前的铋相关共掺光纤虽然带宽较大，但发光效率较低，制约了铋相关的超宽带光源、光纤放大器以及光纤激光器的发展。

在已经公开专利文献中，已有申请公开号CN101545143提出了提高掺铈钇铝石榴石晶体发光效率的退火方法，利用石墨加热消除碳相关缺陷。在已公开专利文献中，已有申请号CN200910151679提出了对掺铋卤化物激光晶体进行退火以及辐照处理，但都存在一些问题：其方法强调的是对晶体的，对于光纤不适用，而本专利退火及辐照的对象为铋相关掺杂有源光纤；退火及辐照提升荧光效率的想法仅是猜测，没有提供实质性的提升对比结果；处理方法未涉及提高荧光寿命。且在已经公开专利文献中，尚未查到利用辐照和高温退火的方法提高铋相关掺杂光纤发光效率以及荧光寿命的说明。

发明内容

本发明的技术方案是：一种提高铋相关掺杂光纤发光效率和荧光寿命的方法，对铋相关掺杂光纤进行辐照处理或高温退火处理或两者的结合。

所述铋相关掺杂光纤是指掺铋光纤、铋铒共掺光纤、铋铒镱共掺光纤、铋铒镧共掺光纤或铋铅共掺杂石英光纤。

所述辐照处理采用的辐照包括钴60伽马辐照、紫外激光、准分子激光或飞秒激光。

所述辐照处理的辐照剂量为50-6000 Gy，剂量率为50-1000 Gy/h。

所述高温退火处理采用马弗炉加热、石墨炉加热或激光加热。

所述高温退火处理的加热温度范围为：100-1000 ℃，升温速率为5-50 ℃/min。

本发明技术的原理：