[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公开说明书
[11]公开号CN 1337925A [43]公开日2002年2月27日
[21]申请号00803172.X [21]申请号00803172.X
[22]申请日2000.02.11[30]优先权
[32]1999.03.12 [33]US [31]09/266,956
[86]国际申请PCT/US00/03602 2000.02.11
[87]国际公布WO00/55101 EN 2000.09.21
[85]进入国家阶段日期2001.07.27[71]申请人康宁股份有限公司
地址美国纽约州
[72]发明人M·J·德内卡 R·赫拉帕孔
[74]专利代理机构上海专利商标事务所代理人陈剑华
[51]Int.CI 7C03C 3/04H05H 1/24H01S 3/17
[54]发明名称
[57]摘要
这些玻璃掺入了氟和Al 2O 3的组合，以使荧光光
谱更宽，并改善增益平整度。另外，表面等离子体化
学气相沉积(SPCVD)将大量的氮掺入到低损耗的纤
VD产生含有高含量的氟、Al 2O 3和氮的纤维预成型
物。这些高度氟化的玻璃具有比I型和II型硅玻璃
更宽的Er 3+发射宽度，从而提高了多信道放大器性
能。SPCVD成功的将硅玻璃氟化，使损耗小于5dB/km,
并增加了Er 3+
的发射宽度。
00803172.X权 利 要 求 书第1/3页 1.掺杂有稀土的表面等离子体化学气相沉积的掺杂氟的玻璃，它包含： 组分 重量百分比 S i O2 0-95 G e O2 0-95 A l2O3 0-15 G a2O3 0-15 F 2-10 N 0-10 R2O3 0.01-2.0 S i O2+G e O2为80-90重量％，A l2O3+G a2O3为5-15重量％，R2O3是稀土氧化物，其中，掺杂氟的玻璃是一种高纯度沉积的致密的玻璃，氟的挥发性损耗被防止。
2.根据权利要求1所述的玻璃，其中，F+N为2.5-5.0重量％。
3.根据权利要求1所述的玻璃，其中，在1550nm的损耗小于100dB/km。
4.根据权利要求1所述的玻璃，它含有至少3重量％的A l2O3。
5.根据权利要求1所述的玻璃，其中，R2O3是稀土元素Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu的氧化物。
6.根据权利要求1所述的玻璃，其中，R是稀土元素Er、Pr、Eu或Dy的氧化物。
7.根据权利要求1所述的玻璃，其中，R2O3为Er2O3。
8.一种适合用于光学纤维放大器的玻璃纤维，它包含权利要求3所述的玻璃。
9.一种光学放大装置，它包含权利要求8所述的玻璃。
10.一种电子光学装置，它由权利要求1所述的玻璃制成。
11.掺杂有稀土元素铒以及氟的表面等离子体化学气相沉积玻璃，它包含：
组分 重量百分比
SiO2 0-95
GeO2 0-95
Al2O3 3-15
Ga2O3 0-12
F 2-10
N 0-10
R2O3 0.01-2.0
S i O2+G e O2为80-95重量％，A l2O3+G a2O3为5-15重量％，R2O3是E r2O3，其中，该玻璃是一种高纯度沉积的致密的氟化玻璃，由电离的等离子体形成，其中的挥发性组分的损耗被防止。
12.根据权利要求1所述的玻璃，其中，该玻璃的1550n m损耗少于100dB/km，其Er3+发射光谱的FWHM＞44nm。
13.根据权利要求1所述的玻璃，其中，该玻璃的1550nm损耗少于5dB/km，其Er3+放射光谱的FWHM≥50nm。
14.根据权利要求1所述的玻璃，其中，该玻璃的1550nm损耗少于5dB/km，其Er3+的放射光谱≥55nm。
15.根据权利要求1所述的玻璃，其中，该玻璃的40nm Er3+带增益波动不超过20％。
16.根据权利要求13所述的玻璃，其中，该玻璃40nm Er3+带增益波动不超过20％。
17.根据权利要求1所述的玻璃，其中，该玻璃同时掺杂有F、N和Er，F 和N3-代替氧形成假氧化物玻璃结构。
18.一种光学放大器，它包含权利要求16所述的玻璃。
19.一种光学放大器，它包含权利要求11所述的玻璃，该玻璃的1550nm损耗少于5dB/km，Er3+发射光谱的FWHM＞44nm，40nm Er3+的带增益波动不超过20％。
20.制造掺杂稀土的玻璃的方法，它包括提供稀土掺杂剂原料和氟原料，形成反应用等离子区，在该等离子区中将原料离子化并沉积出致密的掺杂稀土、氟的玻璃，其中，挥发性氟的损失被防止。
21.制造掺杂稀土的光学波导放大器用玻璃的方法，所述玻璃具有宽的FWHM＞44nm的发射光谱，1550nm损耗少于100dB/km；该方法包括提供稀土掺杂剂原料和氟原料，形成反应用等离子区，在该等离子区中将原料离子化并沉积致密的掺杂稀土、氟的玻璃，其中，挥发性的氟的损失被防止。
00803172.X说 明 书第1/5页
SPVCD硅酸盐玻璃
技术领域
本发明涉及采用表面等离子体化学气相沉积法(SPCVD)制成的氟化的和氮化的硅酸盐玻璃。这种新的玻璃可用于增益平稳的Er3+纤维放大器。本发明包括用等离子体化学气相沉积法制造掺杂有稀土的含氟玻璃。
背景技术
掺杂有Er3+的纤维放大器提供了全光系的高增益、低噪音的放大而无需昂贵的电子转发器，从而引起了光学通讯的革命。然而，目前的放大器并不非常适合多信道的放大，这是因为它们的作为波长函数的增益的强烈相关性。氟化铝硅酸盐玻璃在1530-1560nm波长段比I及II型的硅玻璃具有更好的增益平稳度。这使得多波长能够同时而又均匀的放大，从而使得纤维装置和平面装置的带宽增加3-32倍。这也使高数据流的通讯系统具有可操作性和可提供性。比如使具有10Gb/s (O C-192标准)的16个信道(总容量为160G b/s)甚或具有2.4G b/s(O C-48标准)的32个信道(总容量为76.8Gb/s)成为可能。
最新进展表明，氟化的、掺杂Er3+的SiO2能增强在1550nm波长处的荧光带宽发射。这种技术也显示，加入A l2O3能够增加荧光线宽度和E r3+的溶解。
发明内容
在我们的研究中加入了氟、Al2O3和/或Ga2O3的组合，以实现更宽的Er3+荧光和改善在1550nm的电信窗的增益平稳度。另外，SPCVD能够将大量的F、Al2O3和N加入到低耗纤维中去，上述这些成分都能影响稀土的特性。S P C V D产生有高含量F、Al和N的纤维预成型物。这种高度氟化的玻璃具有比I和II型的硅玻璃更宽的Er3+发射宽度，从而能提高多信道放大器的性能。SPCVD能成功的以低于5dB/km的损耗将硅玻璃氟化，并且能增加Er3+的发射宽度。
本发明的掺杂有稀土的玻璃组合物包含：
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