本文關(guān)鍵詞： 稀土摻雜 鉍酸鹽玻璃 光纖放大器 上轉(zhuǎn)換發(fā)光　出處：《云南師范大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：近年來,由于信息量的快速增長和靈活的網(wǎng)絡(luò)需求,如何提高現(xiàn)有光纖通信系統(tǒng)的通信容量已成為當(dāng)務(wù)之急。然而,作為波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)重要設(shè)備的傳統(tǒng)摻鉺石英光纖放大器(EDFA)的帶寬是非常有限的,怎樣才能滿足這種日益增長的需求,已成為當(dāng)前光通信器件研究的主流。目前,最有效的途徑就是開發(fā)出新型的超寬帶光纖放大器。一方面,可以通過尋找出新型的放大器玻璃材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硅酸鹽玻璃材料。與傳統(tǒng)的硅酸鹽玻璃相比,鉍酸鹽玻璃具有更加優(yōu)異的特征,比如較高折射率、無毒性、較低的熔制溫度、最小聲子能量等,是應(yīng)用于光放大器的一種極具前途的基質(zhì)材料。另一方面,可以通過引入其他稀土離子以拓寬其發(fā)光波段。在本論文中,首次設(shè)計(jì)出了兩種新型的多組分鉍酸鹽玻璃體系,分別為Li_2O-SrO-ZnO-Bi_2O_3(LSZB)和Li_2O-Na_2O-ZnO-MoO_3-Bi_2O_3(LNZMB)玻璃體系。通過稀土摻雜研究該體系在光放大器、激光器和上轉(zhuǎn)換發(fā)光等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用價(jià)值,并取得了一些研究成果。所有玻璃樣品都是通過高溫熔融法制備而得,然后測(cè)試了樣品的物理性質(zhì)與光譜性質(zhì),并運(yùn)用Judd-Ofelt理論和McCumber理論對(duì)相關(guān)光譜進(jìn)行了相應(yīng)的分析與討論。第一,通過分析未摻雜玻璃樣品的拉曼光譜,可知本論文所設(shè)計(jì)的新型鉍酸鹽玻璃體系是一種很適合用作稀土摻雜的基質(zhì)材料。第二,Er~(3+)摻雜的LSZB玻璃樣品的熒光半高寬為78nm,在1535nm處的受激發(fā)射截面為 9.76 10~(-21) cm~2,兩者的乘積達(dá)到了 761.28 10~-21 cm~2s,這一數(shù)值對(duì)于光放大器是尤為重要的,表明摻鉺的LSZB玻璃體系具有較好的增益放大性能,是一種應(yīng)用于寬帶放大器的理想基質(zhì)材料。第三,分析了Tm~(3+)離子摻雜的LSZB玻璃的吸收和發(fā)射光譜,在785nm激光器的泵浦下,在1.47mm附近觀測(cè)到明顯的熒光發(fā)射,且?guī)捈s為112nm。最后,討論了兩種摻鉺玻璃體系的上轉(zhuǎn)換發(fā)光機(jī)制,發(fā)現(xiàn)其在549nm及659nm附近存在較強(qiáng)的上轉(zhuǎn)換綠光和紅光發(fā)射。綜上所述,本論文研究的兩種稀土摻雜的新型鉍酸鹽玻璃體系在光放大器、激光器和上轉(zhuǎn)換器件等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
[Abstract]:In recent years, due to the rapid growth of information and flexible network requirements, how to improve the communication capacity of existing optical fiber communication systems has become an urgent task. The bandwidth of EDFAs, which is an important device in WDM WDMs, is very limited. How can we meet the increasing demand? At present, the most effective way is to develop a new UWB fiber amplifier. Compared with the traditional silicate glass, bismuth glass has more excellent characteristics, such as high refractive index and non-toxicity. Low melting temperature, minimum phonon energy and so on, are a promising substrate for optical amplifiers. On the other hand, other rare earth ions can be introduced to broaden their luminescent band. Two new multicomponent bismuthate glass systems were designed for the first time. LNZMBs for Li2O-SrO-ZnO-Bi2O3S _ SZB) and Litix _ 2O-Na2O-ZnO-Moo _ 3-Bi2O3-Bi2O-BiO-Bi2O3S _ SZB _ _ _. Glass system. Rare earth doping is used to study the system in optical amplifiers. The potential applications of laser and up-conversion luminescence, and some research results have been obtained. All glass samples were prepared by high temperature melting method, and then the physical and spectral properties of the samples were tested. The related spectra are analyzed and discussed by using Judd-Ofelt theory and McCumber theory. First, the Raman spectra of undoped glass samples are analyzed. It can be seen that the novel bismuth glass system designed in this paper is a suitable substrate for rare earth doping. The fluorescence half-width of the LSZB glass sample doped with Erni3) is 78nm. The excited cross section at 1535 nm is 9.76 10 ~ (-21) cm ~ (-2) 路cm ~ (2), and the product of the two is 761.28 10 ~ (-21) cm~2s. This value is particularly important for optical amplifiers. It shows that erbium-doped LSZB glass system has better gain amplification performance and is an ideal substrate material for broadband amplifiers. The absorption and emission spectra of LSZB glass doped with Tm~(3 ions were analyzed. The obvious fluorescence emission was observed in the vicinity of 1.47mm under the pump of 785 nm laser. The bandwidth is about 112nm. Finally, the up-conversion luminescence mechanisms of two kinds of erbium-doped glass systems are discussed. It is found that there are strong up-conversion green light and red light emission near 549nm and 659nm. In summary, two kinds of rare-earth doped bismuthate glass systems are studied in this paper in optical amplifiers. Laser and up-converter have a wide application prospect.
【學(xué)位授予單位】：云南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ171.719;TN722

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