宽带光纤放大器用碲酸盐玻璃的研究

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1、摘要随着计算机网络及其它数据传输服务的飞速发展，长距离光纤传输系统对通信容量和系统扩展需求的日益增长，人们对于光纤宽带的利用越来越多。密集波分复用(DWDM)和宽带放大器相结合是目前光通信发展趋势。掺Er3+石英光纤放大器已不能满足高速大容量通讯传输要求，因此为了获得带宽宽、增益平坦的光纤放大器，寻找新型光纤放大器的增益介质，使光纤放大器放大性能向L波段(1570～1610nm)扩展已成为当务之急。绪论部分概述了碲基光纤放大器的工作原理和研究进展。介绍了碲酸盐玻璃作为光纤放大器增益介质与传统石英基质及其他基质玻璃相比所具有的独特优点。从玻璃组

2、成、结构、热稳定性、化学稳定性和光谱性质几个方面总结了国内外碲酸盐玻璃研究现状，认为碲酸盐玻璃作为光纤放大器用基质材料有很大的研究价值。实验部分介绍了制备碲酸盐玻璃所需要的实验原料、仪器以及具体的实验操作过程。重点介绍了碲酸盐玻璃物理性能、热性能和光谱性能测试方法的原理和步骤。J．O理论部分系统阐述了稀士离子在玻璃中光谱性质的基本概念，另外重点介绍了光谱参数计算过程中所运用的Judd．Ofelt理论模型。结果与分析部分研究了一系列碲酸盐玻璃系统，确定了碲酸盐玻璃系统的形成范围，分析了组分的改变对玻璃形成区的影响。测定了玻璃的密度和折射率，分析

3、了密度和折射率与玻璃组分之间的关系。利用综合热分析仪测定了碲酸盐玻璃的DSC曲线，比较了不同组分碲酸盐玻璃热稳定性的差异，研究了组分的变化以及稀土离子的掺杂对热稳定性的影响。测定了玻璃的红外光谱，初步探究了碲酸盐玻璃的结构。本课题重点研究内容是碲酸盐玻璃的光谱性质。根据碲酸盐玻璃的吸收光谱和荧光光谱，应用Judd．Ofelt理论和McCumber理论分别计算了碲酸盐玻璃的J．O强度参数Qt、自发辐射几率A以及玻璃的受激发射截面O。i等光谱参数。分析讨论了玻璃组分和稀土离子的改变对碲酸盐玻璃光谱性质的影响。认为BaO含量、La203含量、网络修

4、饰体以及玻璃基质的改变都会对Er3+离子在碲酸盐玻璃中的J-O强度参数和电偶极谱线跃迁强度产生一定程度的影响；玻璃的荧光寿命和量子效率与激发光波长无关，但是却与玻璃基质和激活离子种类相关。随着网络外离子半径的增大和电价的下降，荧光寿命和量子效率会有所增加。在不同玻璃基质中，荧光寿命和量子效率差别很大。结果表明碲酸盐玻璃与其他玻璃相比较是一种更为理想的宽带光纤放大器用基质材料。最后还研究了碲酸盐玻璃上转换发光机制，比较了在Er3+离子单掺的碲酸盐玻璃和Er3+／yb3+共掺的碲酸盐玻璃中上转换现象不同之处。认为上转换现象对于光纤放大器来说是非常

5、有害的，应尽量避免上转换现象的发生。关键词：碲酸盐玻璃；宽带光纤放大器；Judd．Ofelt理论；热稳定性；光谱性质华南理工大学工学硕士学位论文ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofcomputernetworksandotherdata-transmittingservices，thedemandforincreasingtransmissioncapacityandextendingsystemisttrgentandthebroadbandfiberisnOWappliedinmoreandmorefield

6、s．Thesignificantsymbolforthistrendistheappearanceofthenewtechnologyforcombiningthedense-wavelength-division·multiplexing(DWDM)systemandbroadbandamplifier．However’tlleErJ+-dopedSi02一basedfiberamplifier(EDFAlCarlnotsatisfythelligll—speedandlarge—capacitytransmissionanymore，it

7、isurgenttogetnewglasshostusedforthefiberamplifierwhichhasthequalitiesofbroadeningandflatteningthegainspectraandextendingtheworkingbandtoL-band(1570～1610nm)．Theexordiumbrieflyintroducedtheprinciplesandresearchingdevelopmentinthetelluritefiberamplifier，andstudiedthespecialmer

8、itsoftelluriteopticalfiberasgainmediuminfiberamplifier,comparingtoconventionalSi02