D Litzkendorf 等人：鑭鋁硅酸鹽玻璃被動和主動光纖的研究

【引言】

具有改進的性能的光纖可以使用新的芯玻璃材料來實現。近年來，基于鑭鋁硅酸鹽的多組分氧化物玻璃（MCGS）的優點已被*為不同的光纖應用，例如用于超連續譜產生的高非線性光纖、光纖開關或拉曼放大器/激光器和光纖具有非常高的稀土（Re）濃度的光纖激光器和放大器。

【成果介紹】

D Litzkendorf 等人報道了含有和沒有Yb2O3的SiO2-Al2O3-La2O3玻璃適合于非線性和光纖激光器的應用。在階躍折射率光纖中，他們還將給出1060 nm附近的成功超連續譜產生和光纖激光器操作。他們優化了玻璃組合物的熱和光學要求，對于高La2O3和Yb2O3濃度和良好的相容性與二氧化硅包層。其中，使用LINSEIS L75 V垂直膨脹儀測量了熱膨脹系數。

他們還生產了具有SiO2-Al2O3-La2O3芯和二氧化硅包層的塊狀樣品、非結構化纖維和結構化纖維。

【圖文導讀】

圖1：與純二氧化硅相比，鋁和氧化鑭濃度對折射率差的影響。

圖2：La2O3含量不同的鑭鋁硅酸鹽玻璃的吸收光譜。

圖3：（a）Yb3+離子在不同YB2O3含量的鑭鋁硅酸鹽玻璃基體中的吸收光譜。

（b）Yb3+離子在976 nm和925 nm處的吸收系數。

圖4：根據YB2O3含量，Sy-Yb塊狀樣品的Yb3+壽命（總結在表II中）。

圖5：用不同純度的原料制備了SAL（纖維1和2）和SAL Yb（纖維3）玻璃的非結構纖維的損耗譜。

圖6：具有二氧化硅包層的相同摻Yb的芯玻璃（SAL-Yb 10）與非結構化（光纖3）和結構化（光纖4）光纖的損耗光譜。

圖7：用SAL芯玻璃制備階躍折射率光纖的色散測量。

圖8：在1550 nm泵浦的SAR芯玻璃光纖中產生超連續譜（泵浦功率從I1增加到I3）。

圖9：在976 nm芯泵浦下，在不同波長鐿濃度的SAL/SiO2光纖上測量探針波長633 nm處的PD損失的時間過程，并與MCVD制備的Yb摻雜光纖進行比較。

圖10：不同芯包層復合結構階躍折射率光纖的激光特性。

【結論】

采用坩堝熔煉技術制備了各種SAL玻璃。它們的組成在很寬的范圍內被改變，以優化纖維拉伸的熱化學性質和非線性光纖和光纖激光器應用的光學特性。由于稀土含量約為24 mol%La2O3和6 mol%Yb2O3，SAL玻璃表現出高折射率（1.6～1.74），非線性系數是SiO2的兩倍。摻雜Yb的SAL玻璃的吸收和壽命與摻Yb的二氧化硅幾乎沒有差別。盡管玻璃化轉變溫度為860°C，但繪制了具有Sal-Car和二氧化硅包層的階躍折射率光纖。這種纖維顯示出有利的性能，如機械穩定性、改進的非線性系數和高的鐿溶解度。OPLED成功地用于超連續譜在1025 nm和至少1750 nm之間的生成。光纖激光器工作在1080 nm左右，效率為41%。與Yb含量相近的MCVD石英纖維相比，SAL YB玻璃的光暗化效果明顯降低。這可能是由于在坩堝熔融SAL玻璃中實現的高鋁濃度。因此，SAR玻璃具有非線性和光纖激光器應用的巨大潛力。