碲酸盐玻璃光纤.ppt
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掺铒碲酸盐玻璃光纤与石英光纤比较
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掺铒碲酸盐玻璃光纤放大器
EDTFA 是掺铒碲基光纤放大器， 其中铒光纤材料为碲酸盐玻璃基 质，工作波长范围可以覆盖整个 C 波段和L 波段。
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C+L 波段放大：
目前石英光纤的C+L 波段宽带EDFA 是 基于C 波段EDFA 和L 波段EDFA 并行 放大的原理，可以在1530～1600nm 区 域获得70nm 以上的增益带宽，其中C 波段EDFA 工作波长一般为1528～ 1563nm，L 波段EDFA 工作范围一般约 为1568～1603nm，中间大约有5nm 的 带宽间隙不能被利用。而EDTFA 可以 工作在整个C＋L 波段，中间可以连续 而没有间隙。
Page 19
结论和展望：
碲酸盐玻璃作为一种新型的氧化物玻璃， 其基础研究方面还存在许多未知性，随 着信息技术，光通讯技术的发展，宽带 多波长光纤网络将成为信息时代的主流。 有关EDTFA 研究必将进一步深入展开， 相信随着碲酸盐材料研究的深入和发展， 以及EDTFA 其综合指标进一步提高其 应用前景也将更加广阔。
玻璃光纤制备工艺简单，成本低。
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碲酸盐玻璃主要包括以下特点:
① 较宽的红外透过范围（直到6μm）； ② 在氧化玻璃中具有较低的声子能量（约为650cm-1）， ③ 高折射率（2.0 左右）、高非线性折射率和高绝缘常数， ④ 熔化温度较低（大约为900℃）； ⑤ 与氟化物玻璃相比具有较好的化学稳定性。
Hello , Boys and girls. ----Cao & Lee
目录：
引言 碲酸盐玻璃的性质
掺铒碲酸盐玻璃光纤及光纤放大器
结论
Page 2
玻璃光纤的现状：
随着因特网，宽带综合业务数字网及多媒体 通讯的飞速发展，石英光纤平均增益带宽为 1530～1565nm，只有35nm左右，严重制约了传 输波长的信道数。人们亟需更多的信道数和带宽， 这就需要开发一种超宽带光纤放大器，它能在常 规EDFA工作的C波段以外进行放大。近年来出现 了多种新基质材料掺杂的光纤放大器，
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碲酸盐玻璃组成:
碲酸盐玻璃的组分将直接影响玻璃的形成能力、热稳定性、折射 率大小、稀土离子掺杂浓度和稀土离子光谱特性等。
Page 7
碲酸盐玻璃结构:
Page 8
碲酸盐玻璃热稳定性:
碲酸盐玻璃材料的热稳定性好坏直接影响拉制的光纤内部损耗。
Page 9
碲酸盐玻璃热稳定性:
热稳定性常常用玻璃的析晶开始温度Tx和玻 璃转变温度Tg之间的差值ΔT大小来衡量，一般用 差示扫描量热仪(DSC)或者差热分析仪(DTA)来测 定。
Page 20
Thank U For Watching!
----Cao & Lee
Page 3
玻璃光纤的现状：
迄今为止，国外已有多家公司 开发了商品化的玻璃光纤（主 要包括掺铒碲酸盐玻璃光纤、 掺铒磷酸盐光纤、掺铒铋酸盐 光纤及掺铥、镨氟化物光纤等） 以及相应的玻璃光纤放大器， 稀土掺杂的玻璃光纤近年来在 WDM传输系统中发展迅速。
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玻璃光纤的主要特点：
玻璃光纤的光谱往往较石英基质中更加平坦和宽大； 稀土掺杂的玻璃光纤能工作在石英光纤无法放大工作的波段；
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L 波段放大：
石英基质的L波段EDFA工作在 <1600nm时其优势在于不需要增益均衡 器的情况下，增益不平坦度可以达到 0.9dB [44]。但波长在>1600nm以上时， 铒离子在石英基质受激发射截面较小， 加上信号光的ESA作用，导致其在 >1610nm以上的噪声指数较大。而铒离 子在碲基材料中受激发射截面较大，其 噪声指数在>1620nm以上开始才明显增 大[45]。这样以来，EDTFA在L波段范 围上的增益带宽可以较L波段的EDFA至 少宽10nm左右。
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稀土掺杂的碲酸盐玻璃光谱性质研究:
由于碲酸盐玻璃组分对Er3+、Tm3+离子光谱特性有 着重要的影响，另外碲酸盐玻璃的物理化学、机械强 度以及热稳定性能对其光纤拉制工序至关重要，所以 碲酸盐玻璃作为宽带放大器掺铒或掺铥光纤的基质材 料目前已成为宽带玻璃主动光纤研究重要组成部分， 近几年来日益得到广泛的研究。
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掺铒碲酸盐玻璃光纤及其光纤放大器
采用碲酸盐玻璃基质的掺Er3+光纤或掺Tm3+光 纤能使信号在C+L波段ห้องสมุดไป่ตู้1530～1610nm）或S 波段（1420～1520nm）宽带区域实现有效的放 大。国际上一些著名的光纤材料研究单位纷纷 将碲酸盐基质的掺铒或掺铥光纤作为研究重点。
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掺铒碲酸盐玻璃光纤
对掺铒碲基光纤如何将玻璃光纤与普通石英 光纤之间实现低损耗连接是碲酸盐玻璃光纤 应用到光纤放大器重要实际问题。连接损耗 主要是由模场直径失配、两光纤接触端面间 的反射等因素引起的。
NTT在1997 年报道的掺铒碲酸盐光纤的损 耗为3dB/m，1998 年减少到0.5dB/m， 1999 年又变为0.05dB/m，现在损耗为 0.02dB/m。
ΔT越大，表示玻璃光纤拉制时不产生析晶的 可操作温度范围越广，其热稳定性越好，反之， ΔT差值越小，玻璃热稳定性越差，光纤拉制时内 部易产生析晶。一般而言，ΔT>100°C时玻璃的 热稳定性较好。
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碲酸盐玻璃的组分及差热数据:
（1）在TeO2-R2O（R= Na，K等）碲酸盐玻璃系统中，在一定范围内随着碱 金属氧化物含量增加，玻璃转变温度Tg逐渐降低，而玻璃结晶开始温度Tx却 基本不变，相应的ΔT变大，玻璃的抗析晶性能增加。 （2）稀土氧化物引入对碲酸盐玻璃的热稳定性是有影响的。有的稀土离子会 增加玻璃的稳定性，有的反而会降低玻璃的稳定性。
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稀土掺杂的碲酸盐光谱性质的研究：
(1)如何提高Er3+离子或Tm3+离子在 碲酸盐玻璃中荧光带宽。
(2) 如何提高Er3+离子的 1.55μm(4I13/2→4I15/2)或Tm3+离 子1.47μm（3F4→3H4）在碲酸盐玻 璃中发光效率。 (3) 研究Er3+或Tm3+离子在碲酸盐 玻璃中的上转换现象。
掺铒碲酸盐玻璃光纤与石英光纤比较
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掺铒碲酸盐玻璃光纤放大器
EDTFA 是掺铒碲基光纤放大器， 其中铒光纤材料为碲酸盐玻璃基 质，工作波长范围可以覆盖整个 C 波段和L 波段。
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C+L 波段放大：
目前石英光纤的C+L 波段宽带EDFA 是 基于C 波段EDFA 和L 波段EDFA 并行 放大的原理，可以在1530～1600nm 区 域获得70nm 以上的增益带宽，其中C 波段EDFA 工作波长一般为1528～ 1563nm，L 波段EDFA 工作范围一般约 为1568～1603nm，中间大约有5nm 的 带宽间隙不能被利用。而EDTFA 可以 工作在整个C＋L 波段，中间可以连续 而没有间隙。
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结论和展望：
碲酸盐玻璃作为一种新型的氧化物玻璃， 其基础研究方面还存在许多未知性，随 着信息技术，光通讯技术的发展，宽带 多波长光纤网络将成为信息时代的主流。 有关EDTFA 研究必将进一步深入展开， 相信随着碲酸盐材料研究的深入和发展， 以及EDTFA 其综合指标进一步提高其 应用前景也将更加广阔。
玻璃光纤制备工艺简单，成本低。
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碲酸盐玻璃主要包括以下特点:
① 较宽的红外透过范围（直到6μm）； ② 在氧化玻璃中具有较低的声子能量（约为650cm-1）， ③ 高折射率（2.0 左右）、高非线性折射率和高绝缘常数， ④ 熔化温度较低（大约为900℃）； ⑤ 与氟化物玻璃相比具有较好的化学稳定性。
Hello , Boys and girls. ----Cao & Lee
目录：
引言 碲酸盐玻璃的性质
掺铒碲酸盐玻璃光纤及光纤放大器
结论
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玻璃光纤的现状：
随着因特网，宽带综合业务数字网及多媒体 通讯的飞速发展，石英光纤平均增益带宽为 1530～1565nm，只有35nm左右，严重制约了传 输波长的信道数。人们亟需更多的信道数和带宽， 这就需要开发一种超宽带光纤放大器，它能在常 规EDFA工作的C波段以外进行放大。近年来出现 了多种新基质材料掺杂的光纤放大器，
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碲酸盐玻璃组成:
碲酸盐玻璃的组分将直接影响玻璃的形成能力、热稳定性、折射 率大小、稀土离子掺杂浓度和稀土离子光谱特性等。
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碲酸盐玻璃结构:
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碲酸盐玻璃热稳定性:
碲酸盐玻璃材料的热稳定性好坏直接影响拉制的光纤内部损耗。
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碲酸盐玻璃热稳定性:
热稳定性常常用玻璃的析晶开始温度Tx和玻 璃转变温度Tg之间的差值ΔT大小来衡量，一般用 差示扫描量热仪(DSC)或者差热分析仪(DTA)来测 定。
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Thank U For Watching!
----Cao & Lee
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玻璃光纤的现状：
迄今为止，国外已有多家公司 开发了商品化的玻璃光纤（主 要包括掺铒碲酸盐玻璃光纤、 掺铒磷酸盐光纤、掺铒铋酸盐 光纤及掺铥、镨氟化物光纤等） 以及相应的玻璃光纤放大器， 稀土掺杂的玻璃光纤近年来在 WDM传输系统中发展迅速。
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玻璃光纤的主要特点：
玻璃光纤的光谱往往较石英基质中更加平坦和宽大； 稀土掺杂的玻璃光纤能工作在石英光纤无法放大工作的波段；
Page 18
L 波段放大：
石英基质的L波段EDFA工作在 <1600nm时其优势在于不需要增益均衡 器的情况下，增益不平坦度可以达到 0.9dB [44]。但波长在>1600nm以上时， 铒离子在石英基质受激发射截面较小， 加上信号光的ESA作用，导致其在 >1610nm以上的噪声指数较大。而铒离 子在碲基材料中受激发射截面较大，其 噪声指数在>1620nm以上开始才明显增 大[45]。这样以来，EDTFA在L波段范 围上的增益带宽可以较L波段的EDFA至 少宽10nm左右。
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稀土掺杂的碲酸盐玻璃光谱性质研究:
由于碲酸盐玻璃组分对Er3+、Tm3+离子光谱特性有 着重要的影响，另外碲酸盐玻璃的物理化学、机械强 度以及热稳定性能对其光纤拉制工序至关重要，所以 碲酸盐玻璃作为宽带放大器掺铒或掺铥光纤的基质材 料目前已成为宽带玻璃主动光纤研究重要组成部分， 近几年来日益得到广泛的研究。
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掺铒碲酸盐玻璃光纤及其光纤放大器
采用碲酸盐玻璃基质的掺Er3+光纤或掺Tm3+光 纤能使信号在C+L波段ห้องสมุดไป่ตู้1530～1610nm）或S 波段（1420～1520nm）宽带区域实现有效的放 大。国际上一些著名的光纤材料研究单位纷纷 将碲酸盐基质的掺铒或掺铥光纤作为研究重点。
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掺铒碲酸盐玻璃光纤
对掺铒碲基光纤如何将玻璃光纤与普通石英 光纤之间实现低损耗连接是碲酸盐玻璃光纤 应用到光纤放大器重要实际问题。连接损耗 主要是由模场直径失配、两光纤接触端面间 的反射等因素引起的。
NTT在1997 年报道的掺铒碲酸盐光纤的损 耗为3dB/m，1998 年减少到0.5dB/m， 1999 年又变为0.05dB/m，现在损耗为 0.02dB/m。
ΔT越大，表示玻璃光纤拉制时不产生析晶的 可操作温度范围越广，其热稳定性越好，反之， ΔT差值越小，玻璃热稳定性越差，光纤拉制时内 部易产生析晶。一般而言，ΔT>100°C时玻璃的 热稳定性较好。
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碲酸盐玻璃的组分及差热数据:
（1）在TeO2-R2O（R= Na，K等）碲酸盐玻璃系统中，在一定范围内随着碱 金属氧化物含量增加，玻璃转变温度Tg逐渐降低，而玻璃结晶开始温度Tx却 基本不变，相应的ΔT变大，玻璃的抗析晶性能增加。 （2）稀土氧化物引入对碲酸盐玻璃的热稳定性是有影响的。有的稀土离子会 增加玻璃的稳定性，有的反而会降低玻璃的稳定性。
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稀土掺杂的碲酸盐光谱性质的研究：
(1)如何提高Er3+离子或Tm3+离子在 碲酸盐玻璃中荧光带宽。
(2) 如何提高Er3+离子的 1.55μm(4I13/2→4I15/2)或Tm3+离 子1.47μm（3F4→3H4）在碲酸盐玻 璃中发光效率。 (3) 研究Er3+或Tm3+离子在碲酸盐 玻璃中的上转换现象。