专利名称：光增益光纤的制作方法
技术领域：
本发明对象一般以光增益光纤为主，尤其是以在980nm和在1480nm是可泵激的具有低纹波、低无源耗损，并可熔凝切片的光增益光纤为主。
背景技术：
在近代，光纤通信的应用已经显著地增加，而已提高的信号传播速度和清晰度的有望用于信号传播的光纤在未来将继续发展。光纤技术能用来发射各种各样的信号。例如，长途通信、传感器、医学和视频传播都可以利用光技术，在几乎无限止的带宽和低衰减为有利的地方尤其如此。在线电视系统是一个例子，在这个例子中，光纤技术对现有的同轴电缆分布设计可提供有效和经济的替化物。
当光信号通过光纤传播时，信号被衰减了。衰减度一般正比于传导该信号的光纤长度。因此，对运程传播的一个障碍是需要信号再生。按常规，它已经用电学方式实现，即把光信号变换成电信号，采用常规的电信号放大技术来放大该电信号，并把已放大的电信号转变为光信号。这个方法引用了几种信号处理，其中任一种处理都能导致损失信号质量。因为这方法在运程传播的整个过程中是重复的，所以这些在信号质量上的损失造成重大的问题。
针对这个问题，已描述了光增益光纤的应用。光纤增益模块用电磁能量泵激光信号，首先不把光信号转换为电信号。在其中实现这种泵激的媒质包含一根掺有某种稀土金属，特别是铒的光纤。然而，这样一种光增益光纤具有接近于约1550nm的狭的工作窗口，而在整个工作窗口上的增益均匀性是非常低的。结果，尽管这些光增益光纤适宜于放大中心为1550nm的狭带宽光信号，但是在信号具有较宽的带宽或中心不是精确地在1550nm处的情况下，它们产生不均匀的增益。因此，需要有一种增益窗较宽并在增益窗口两端的均匀性有改进的光增益光纤。本发明就是以满足这个需要为目标。
发明概述本发明涉及一种光增益光纤，这种光纤包括纤芯和围绕该纤芯的包层。纤芯包括铒，而光增益光纤在980nm和在1480nm是可泵激的。另外，这个光增益光纤在约40nm宽的窗口上具有小于约25％的纹波或在约32nm宽的窗口上小于约15％的纹波，或两者都有。
本发明也涉及一种光增益光纤。这种光增益光纤包括铒的纤芯和围绕纤芯的包层，纤芯包括铒，而光增益光纤是可熔凝切片的，且在约40nm宽的窗口上具有小于约25％的纹波或在约32nm宽的窗口上小于约15％纹波，或两者都有。
本发明还涉及还有另一种光增益光纤。这种光增益光纤包括纤芯和围绕该纤芯的包层。纤芯包括铒的氧化物，而包层则包括硅的氧化物。这光增益光纤在1530附近具有小于铒吸收带吸收峰的约0.5％的无源损耗。另外，这光增益光纤的纹波在约40nm宽的窗口上小于约25％的纹波在约32nm宽的窗口上小于约15％的纹波，或两者都有。
本发明的这个光增益光纤与常规的光增益光纤相比，具有较宽的增益窗口和/或在增益窗口两端，改良的均匀性。而且，本发明的光增益光纤相对于常规的掺铒光增益光纤在等价的转换时，具有提高的单位长度净增益。因此，本发明的这个光增益光纤在放大光信号中是有用的，尤其适合放大在远程传输过程中要求反复放大的信号，且没有常规光信号放大方法常见的信号质量损失。
附图简述
图1是示出包括本发明的光增益光纤的光放大器的图；图2A和2B示出根据本发明用来产生光增益光纤坯棒的氧化铝(图2A)和氧化铒(图2B)纤芯横截面的组分图；图3是示出根据本发明(Argo50)的光增益光纤(与常规的光纤×作比较的已归一化的荧光谱的图；图4是本发明的光增益光纤和常规光纤中增益作为波长函数的图。
发明详述本发明涉及一种包括纤芯和围绕该纤芯的包层的光增益光纤。该纤芯包括铒，而光增益光纤在980nm和在1480nm是可泵激的。另外，该光增益光纤具有在约40nm宽的窗口上小于约25％的纹波，或在约32nm宽的窗口上小于约15％的纹波，或两者都有。
本发明也涉及另一种光增益光纤。这个光增益光纤包括纤芯和围绕该纤芯的包层。该纤芯包括铒，而该光增益光纤是可熔凝切片的，且具有在约40nm的窗口上小于约25％的纹波或在约32nm宽的窗口上小于约15％的纹波，或两者都有。
本发明还涉及还有一种光增益光纤。这种光增益光纤包括纤芯和围绕该纤芯的包层。这纤芯包括铒的氧化物，而包层则包括二氧化硅。这光增益光纤在1530nm附近具有小于铒吸收带吸收峰的约0.5％的无源损耗。另外，这光增益光纤具有在约40nm宽的窗口上小于约25％的纹波或在约32nm宽的窗口上小于约15％的纹波，或两者都有。
在这里所用的“纹波”是在电磁波谱的一个区域(或“窗口”)上光增益光纤增益均匀性的一个量度。尤其是，对于特定波长λ，使用下列方程来计算在任何特定波长时的增益(增益)λ＝L[(n2×g*λ-αλ(1-n2))]此处，(增益)λ是在波长λ处的增益(一般用dB/m)来表示)；n2是沿着光纤长度，离子在激发态中的平均部分；g*λ代表在全部转换时(即，当n2是1时)，在波长λ处的增益(一般用dB/m来表示)；αλ是在波长λ处的吸收(即，小信号损耗(衰减)系数) (一般用dB/m来表示)；以及L是光纤长度。
n2与泵功率有关。泵功率经优化使纹波减到最小。为了计算纹波，把泵功率(因而，平均转换(即，n2))调节到使在感兴趣的波长窗口上给出最小的纹波。
g*是从荧光测量中决定的。全部反转的增益谱形状(即，g*作为λ的函数图)正比于荧光性。典型地，测量荧光光谱的方法是通过在980nm处(例如，用GaAs/GaAlAs激光器)泵激一根短长度光纤(例如，小于4cm)并作为波长的函数来测量荧光(即，来自激发态的自发发射)。这样测量到的荧光光谱给出信号的一个任意值，因此就建立了g*光谱的形状。于是，把g*归到1(例如，通过将每个λ的g*值除以感兴趣的波长窗口所获得的最大g*。
在每个λ时的吸收α是通过截短方法来测量的。把一小信号注入光纤的一端，并在另一端测量的波长为λ的信号。于是，光纤被减少约相当于20dB的长度，而再一次测量该信号。于是通过从第一次信号测量减去第二次信号测量，然后除以截短长度来计算波长λ的吸收(即，αλ)(如以dB表示)这个方法在感兴趣的波长窗口上对每个波长λ重复，然后把αλ归到1(例如，通过将每个λ的α值除以在感兴趣的波长窗口上所获得的最大αλ)。
一般，光纤的长度要选择得能提供可测量的吸收和荧光，并把测得的吸收α和测量的荧光因而g*λ)除以光纤长度，所以αλ、g*λ和(增益)λ由单位长度dB来表示(例如，dB/m)。
因此，增益计算需要测量在每个波长λ时的荧光和吸收。可以用任何已知的方法来测量在波长λ时的吸收率和荧光。方便的方法是，可使用二极管阵列仪表在整个感兴趣的波长窗口上瞬时地收集吸收或荧光数据。荧光和吸收光谱都是已归一化的，在上述方程中是用这些归一化的荧光和吸收光谱来一个波长一个波长地计算增益谱的。
可以找到有关增益的测量和计算的进一步细节，例如在“模拟掺铒光纤放大器”一文中，并把该文结合在此以供参考。
在电磁谱的任何特定的窗口之内，对一已给定的光增益光纤将存在着一最大和最小的增益。为了本应用，于是在这窗口之内把纹波定义为最大增益和最小增益之差除以最小增益，即，纹波(λ2，λ1) 此处，纹波(λ2，λ1)是从λ1延伸到λ2的窗口的纹波(增益(λ2，λ1)最大是从λ1延伸到λ2窗口的最大增益，以及(增益(λ2，λ1))最小是从λ1延伸到λ2窗口的最小增益。作为在本技术领域中的技术人员将会认识到，对较大尺寸的窗口来说，纹波一般将是较大的。例如，本发明的光增益光纤，在约40nm的窗口上可以具有小于约25％(即，小于0.25)的纹波，较佳的纹波是小于约22％，更佳的是小于约20％，而再进一步较佳的则是小于17％。40nm窗口的确切位置，对本发明的实际操作来说不是严格要求的。较佳的是这窗口包括1550nm(例如，从1510到1550nm，从1520到1560nm，从1530到1570nm，从1540到1580nm，从1550到1590nm，等)。另外或换一个情况，本发明的光增益光纤，在约32nm的窗口上可以具有小于约15％(即，小于0.15)的纹波，较佳的纹波是小于13％，更佳的是小于11％，而再进一步较佳的则是小于10％。32nm窗口的确切位置，对实施本发明来说不是严格要求的。较佳的是，这窗口包括1550nm(例如，从1518到1550nm，从1526到1558nm，从1534到1566nm，从1542到15743nm从1550到1582nm等)。当然，本发明意指包括具有两个或更多指定大小的窗口的光增益光纤，这些大小符合上面所陈述的纹波的标准。本发明较佳的光增益光纤也具有大于约每米15dB、大于约每米20dB、大于约每米25dB、大于约每30dB、大于约每米35dB或大于约每米40dB的最大增益(即，在全部反转时)。这个最大增益的波长较佳的是在具有低纹波的窗口中，正如上面所描述的。一般，光增益光纤的最大增益可以通过增加光纤中的氧化铒含量来增大。
在这里所用的“在980nm和在1480nm可泵激”，意思是本发明的光增光纤能由波长约为980nm的光(例如，来自GaAs/GaAlAs激光器的光)以及波长约为1480nm的光(例如，来自InGaAsP激光器的光)来激发。在实践中，光增益光纤可由这些光源中的任一个光源，或由这两者来泵激。本发明的光增益光纤能否用其它波长(例如，用来自Ar+离子激光器514.4mm的光)来激发，对本发明的实际操作作来说不是严格要求的。
正如上面所指出的，本发明的光增益光纤包括纤芯和围绕该纤芯的包层。该包层较适宜用能使光纤熔凝切片的材料制成。就是说，该光纤包括触通过与用粘结或其它方法不同的熔凝切片技术，诸如加热来使光增益光纤与其它光纤或器件连接的包层是较佳的。
也如上面所指出的，用于本发明的光增益光纤中的包层含有二氧化硅是较佳的。虽然，该包层薄层可以含有本技术领域中的技术人员已知道的其它材料，但是，最好不要包含氟原子(例如，在氟化硅的形式等)。或者，该包层薄层可以含有一些氟原子，但是，较佳的是，这种氟存在的量使得包层中氟原子的摩尔数与包层中硅原子的摩尔数之比小于约0.05(即，小于约5％)，更佳的是小于约0.02，更为较佳的是小于约0.005。
本发明的光增益光纤纤芯可以由玻璃制成，该玻璃包括铒(例如，铒氧化物)，并且包括铝氧化物，硅氧化物；以及，可选择地包括选自钇、镧、钆和镥的一个或几个金属的氧化物。
本发明的光增益光纤较适宜的纤芯包括铝氧化物，数量为铝、铒和硅氧化物总重量的约6～20重量百分比；而铒氧化物的数量为铝、铒和硅氧化物总重量的约0.05～5重量百分比(例如，数量约为0.05，0.10，0.15，0.20，0.25，0.3，0.35，0.40，0.45，0.50，1，1.5，2，2.5，3，3.5，4，4.5或5重量百分比)。本发明的光增益光纤的纤芯也能包括其它材料，诸如其它元素的氧化物。例如，本发明的光增益光纤的纤芯也能包括锑氧化物。作为示例，本发明的光增益光纤的纤芯也可以包括铝氧化物，数量为铝、铒、锑和氧化物总重量的约6～20重量百分比；铒氧化物的数量为铝、铒、锑和硅氧化物总重量的约0.05重量百分比；而锑氧化物的数量为铝、铒、锑和硅氧化物总重量的约0.5～60重量百分比(例如，数量约为0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，15，20，25，30，35，40，50或60重量百分比)。
本发明的光增益光纤的纤芯化学组份可通过常规的方法，例如通过原子吸收光谱测定来确定。一旦出现在纤芯的各种金属之间的比率被确定后，就可计算它们的对应氧化物的重量。为此，一般假设在玻璃中的金属是以它的常规氧化物形式出现的(例如，所有的铝是以Al2O3形式出现的，所有的硅是以SiO2形式出现的，所有的递是以Sb2O3的形式出现的，而所有的铒则以Er2O3的形式出现的)。
本发明的光增益光纤的纤芯可以包含其它金属(即，除了硅、铝、锑、铒、钇、镧、钆和镥以外的金属)，例如，通常在光学玻璃制作工艺中使用的那些，其中的例子包括锗、钽和钛。也能包括通常用于光学玻璃中的其它材料，例如含硼和磷的化合物。较佳的是，出现在本发明的光增益光纤的纤芯中的其它金属和材料不能有害地影响光信号的传播，不能有害地影响把纤芯拉成光纤的流畅性。
正如上面所指出的，本发明的光增益光纤的纤芯可以包括锗氧化物。然而，当锗氧化物出现的时候，它们较佳的出现数量为纤芯中氧化物数量的(按重量计)小于约20％，更佳的是小于10％，而更为较佳的是小于5％。最佳的是，本发明的光增益光纤的纤芯不会氧化锗或不包含显著的氧化锗的数量。
本发明的光增益光纤正如上面所描述的，除要有低的纹波之外，较佳的是也要有低的无源损耗。无源损耗，正如在本技术领域中的科技人员将认识的，指信号强度的损耗，例如，通过散射和不希望有的吸收引起的，象可能出现在光纤中的水分子。可用种种方法来测量无源损耗，诸如采用例如常规专用电键台(PK bench)上的缩短测量法测量单位光纤长度的衰减(例如，用dB)。用这个方法测量到的本发明的光增益光纤一般具有无源损耗小于每千米50dB，较佳是多小于每4米30dB，而佳的是小于每千米10dB。也可以1530nm、附近相对于铒吸收带的吸收峰来测量无源损耗。在这里所用的“在1530nm附近的铒吸收带”意指与铒离子的基态相当的吸收带，这个吸收带一般在1510nm和1550nm之间。在这里所用的“在1530nm附近铒吸收带的吸收峰”意指与铒离子的基态相当的吸收带的最大吸收。能够容易地得到无源损耗在1530nm附近小于铒吸收带吸收峰的约0.5％(较佳的是小于约0.2％，更佳的是小于约0.1％)的本发明的光增益光纤。一般，本发明的光增益光纤在1530nm附近具有在铒吸收带吸收峰的约0.05％和约0.5％之间的无源损耗。
本发明的光增益光纤可以用常规方法用合适的纤芯和包层材料来制备，例如通过拉丝或挤压。
纤芯较佳的是用一种利用能够进行热氧化分解以产生它们各自氧化物的先质形成的玻璃制造的。合适的先质可以是液态或固态的形式。在固态的情况下，该固体最好能溶解于一种合适溶剂或另一先质。用于本发明光纤纤芯的氧化硅组分的合适先质是四烷氧基硅烷(例如，四甲甲氧基硅烷和四乙氧基硅烷)和八烷基环四硅氧烷(例如，八甲基环四硅氧烷)。用于纤芯的铝氧化物组分的合适先质是铝的烃氧化物类，其中的例子包括三乙醇铝，三正丙醇铝和三异丙醇铝和三仲丁醇铝，和β-二酮铝(aluminum β-diketonates)，诸如乙酰丙酮铝(III)。用于纤芯的锑氧化物组分(当已被包括时)的合适先质是烷氧基锑，其中的例子包括三乙醇锑，三正丙醇锑，三异丙醇锑，和三仲丁醇锑。用于纤芯的铒的氧化物组分的合适先质是烷氧基铒，其中的例子包括三乙醇铒，三正丙醇铒，三异丙醇铒，和三仲丁醇铒，和三-1，3-二酮而铒，特别是三-(氟化1，3-二酮)铒，诸如三(6，6，7，7，8，8，8-七氟-2，2-二甲基-3，5-辛二酸酯)，通常称为Er(FOD)3。在使用钇、镧、钆和/或镥的可选的氧化物的地方，用于纤芯的钇、镧、钆和/或镥的氧化物组分的合适先质是烷醇钇、镧、钆和/或镥，其中的例子包括三乙醇钇、镧、钆和/或镥，三正丙醇钇、镧、钆和/或镥，三异丙醇钇、镧、钆和/或镥，和三仲丁醇铒，和三-1，3-二酮钇、镧、钆和/或镥，特别是三-(氟-1，3-二酮)钇、镧、钆和/或镥，如三-(6，6，7，7，8，8，8-七氟-2，2-二甲基-3，5-辛二酸酯)钇、镧、钆和/或镥。
正如上面所指出的，在先质是一种液体的情况下，它可以是有效纯净的(即，没有添加过溶剂)，或者，可把它溶解在合适的溶剂中。在某些先质是液体而另一些又是固体的情况下，可把固体先质与液体先质混合起来以产生一种溶液(当然，假设这些材料的本性质能够形成溶液)。换一种方法，可把固体先质溶于一种合适的溶剂(除液体先质外)，诸如乙二醇、醇类(例如，甲醇、乙醇、丙醇和丁醇)，特别是2-烷氧基醇类，诸如2-甲氧基乙醇，或其组合物。
于是，先质以液体的形式，或是逐个地，或是较佳的作为一种混合物直接送进燃烧炉的火焰中。因此，直到刚好被转变为精细地被分隔的无定形烟灰之前或与之同时，先质才气化。
在小的规模中，可以把用来制作本发明的光增益光纤纤芯的先质以液体的形式。通过使用一只具有细针的流射器来运送，产生一液体流高速直接射进炉子的火焰中。另一方面并且特别是在该工艺以大规模实现时，可以使用喷雾器。例如，在atomization and Spray和Liquid Atomization中有描述，它们在这里引入以供参考。特别是用来制作本发明的光增益光纤纤芯的较佳的喷雾器是强气体喷雾器。在某些情况下，被雾化先质的运送可用一诸如氮和/或氧的运载气体来协助，较佳的是，这些气体是用来雾化先质的。
把液体先质直接运送进去的炉子可以用例如甲烷和氧气作为燃料。先质的热氧化分解产生-精细地被分隔的烟灰，它能被沉积在诸如可旋转的芯轴的一受纳体的表面上。大体上与它们的沉积同时发生或在它的沉积之后，可把烟灰固结为一片熔凝玻璃，例如采用通过在炉子中把它加热的常规的玻璃形成方法。
关于用来制备烟灰较佳方法的另外细节，可在申请号为60/095,736的美国临时专利申请中找到，该文在此引入以供参考。
于是，例如，第5,703,191号美国专利申请的“最后用途”(end-uses)一节中所描述的来拉石英的熔凝体以制作作发明的光增益光纤，该专利在此引入以供参考。较佳的是，按审批中的申请号为09/750,068的美国专利申请中所描述的，采用直接拉丝方法来把石英的熔凝体拉成本发明的光增益光纤，该专利在在此引入以供参考。
可把本发明的光增益光纤用来放大光信号，并可把它用作例如功率放大器、前置放大器或在线放大器。据信，放大是通过部分地或全部地反转纤芯中的铒离子而实现的，虽然这个建议的机制并不在任何方面限止本发明的范围。虽然波长从约1510nm到约1600nm，特别是从1525nm到1575nm是最受本发明的光增益光纤的影响的信号，但是，对被放大信号的本质并不特别严格要求。把要放大的信号从信号源，例如通过常规的(输入)光纤传送到光增益光纤的一端。也使激光进入该光增益光纤(例如，通过双色性的光纤耦合器)，结果就放大了该光信号。把光增益光纤的另一端耦合到一光学元件，诸如波导(为了信号控制)或另一现在被放大的光信号的常规(输出)光纤(为了进一步传播)。
较佳的是用来放大光信号的激光器的波长约为980nm或约1480nm(即，来自GaAs/GaAlAs激光器或InGAAsP激光器的光)。合适的激光器可容易地被在本技术领域中的技术人员识别，例如，参照P.C.Becker等人的Erbium-Doped Fiber amplifiers Fundamentals and Technology，该书在此引入以供参考。
图1图示了可采用按照本发明的光增益光纤构筑的典型的光放大器。正如在那些所示，光放大器2包括光增益光纤4和激光器6。可以发射波长约为980nm或1480nm的激光器6，与光增益光纤4作光通信(例如，通过光纤8和双色性光纤耦合器9)。在操作中，输入信号10(例如，通过常规的光纤14发射的)进入光增益光纤4(例如，通过双色性光纤耦合器9)的输入端12，在光增益光纤中输入信号被放大。然后，该已放大的信号通过光增益光纤4的输出端16离开光增益光纤4，成为已放大的信号18。然后，已放大的信号18能够通过常规光纤20的输出进一步传播，光纤20可以通过熔凝薄片22在光学上耦合到光增益光纤4的输出端16。这也可设想输入光信号10可以另外的光学元件，例如诸如波导的光学有源元件来传送，而不是如所示的通过常规光纤14来传送输入光信号10。另一方面或另外，也可设想把输出光信号18传送到光学有源元件，例如光衰减器或另一光放大器，而不是如所示的输出光信号18进入常规光纤20。
有关光增益光纤的应用及其被激光器泵激的更多细节可在Becker的书中找到，该书在此引入以供参考。
本发明通过下面的实例作进一步的说明。
实例实例1-烷醇硅、铝、铒和锑的制备把四乙基邻硅酸硅(105.60克，0.5069摩尔)，三(仲丁醇)铝(18.25克，0.07409摩尔)和FOD铒(0.20克，0.00019摩尔)用吸管吸到在充满氮气的干燥箱中的一只Erlenueyer烧瓶中。溶液呈苍白色具有点混浊。该溶液能支持60小时，在此之后，在底部形成一种白色胶体，而溶液变成无色。加入125ml的2-甲氧基乙醇。胶体溶解，而溶液仍保持清沏。用一注射器并以1-2mL/min的传送速率把该溶液直接传送到一甲烷/氧的炉子的火焰上。最后的烟灰被收集在一根石英棒上，并分析硅、铝和铒的含量。最后的结果，连同传送到炉子的在溶液中的Si，Al和Er的氧化物当量的含量一起示于下面的表1。
表1
实例2-光增益光纤的横载面成分分析采用申请号为60/095,736的美国临时专利申请中所描述的方法，该申请在此引入以供参考，把液体先质直接传送到炉子的火焰上以产生烟灰。把该烟灰固结到熔凝玻璃中，而从那里拉制出一根95μm的光纤。从其中拉制出这根光纤坯棒的横截面铝氧化物浓度示于图2A，而坯棒的横截面铒氧化物浓度则示于图2B。
实例3-含锗和无锗光纤的荧光比较采用在实例2中所陈述的方法，把它叫做Argo50的第一根光纤纤芯用石英、氧化铝和氧化铒的先质制成。采用常规的两步外部气相沉积(“OVB”)工艺，把它叫做“光纤X”的第二根光纤纤芯用石英、氧化铝、氧化锗和氧化铒的先质制备。分析了这两根光纤的成分，而其结果示于下面的表2。
表2
来自每根光纤的荧光的归一化强度作为发射波长的函数示于图3，发射波长用一980nm光源激发。正如图3所示，Argo50光纤(即，不含锗的光纤)具有比光纤×(它含锗)更宽的荧光峰。
实例4-Argo50光纤的纹波分析对Argo50光纤，图4示出了作为波长的函数的增益。在下面的表3，对各种波长窗口陈述了纹波。
表3
虽然本发明已为说明的目的作了详细的描述，但是要知道这种细节仅是为了说明的目的，而本技术领域中的科技人员可以在不背离本发明在下面的权利要求中所规定的精神和范围下作出为更。
权利要求书(按照条约第19条的修改)1.一种光增益光纤，包括(a)一包括铒的纤芯；以及(b)围绕该纤芯的包层，其特征在于，所述光增益光纤在980nm和在1480nm可泵激，并在约40nm宽的窗口上具有小于25％的纹波，或在约32nm宽的窗口上具有小于15％的纹波，或两者都有。
2.如权利要求1所述的光增益光纤，其特征在于，所述纤芯包括铒的氧化物。
3.如权利要求2所述的光增益光纤，其特征在于，所述纤芯还包括硅的氧化物、铝的氧化物，而且可选用选自钇、镧、钆和镥中的一个或几个金属的氧化物。
4.如权利要求2所述的光增益光纤，其特征在于，所述纤芯还包括锑的氧化物。
5.如权利要求4所述的光增益光纤，其特征在于，铝的氧化物含量在铝、铒、锑和硅的氧化物总重量中约占6～20重量百分比；以及其中铒的氧化物含量在铝、铒、锑和硅的氧化物总重量中约占0.05～5重量百分比例；以及其中锑的氧化物含量在铝、铒、锑和硅的氧化物总重量中约占0.5～60重量百分比。
6.如权利要求3所述的光增益光纤，其特征在于，所述纤芯不包括锗的氧化物或所述纤芯包括锗的氧化物的数量以重量计小于所述纤芯中氧化物总量的约20％。
7.如权利要求1所述的光增益光纤，其特征在于，所述铒在1530nm附近有一个吸收带，而所述光增益光纤的无源损耗在1530nm小于铒吸收带吸收峰约0.5％。
8.如权利要求7所述的光增益光纤，其特征在于，所述光增益光纤的无源损耗在1530nm附近为吸收带吸收峰的约0.05％和0.5％之间9.如权利要求7所述的光增益光纤，其特征在于，所述光光增益光纤可熔凝切片。
10.如权利要求1所述的光增益光纤，其特征在于，所述光增益光纤可熔凝切片。
11.如权利要求1所述的光增益光纤，其特征在于，所述光增益光纤具有大于约每15dB的最大增益。
12.一种光增益光纤，包括(a)一包括铒的纤芯；以及(b)一围绕纤芯的一个包层，其特征在于所述光增益光纤可熔凝切片，纹波在约40nm宽的窗口上小于约25％，或在约32nm宽的窗口上小于约15％，或两者都有。
13.如权利要求12所述的光增益光纤，其特征在于，所述纤芯包括铒的氧化物。
14.如权利要求13所述的光增益光纤，其特征在于，所述纤芯还包括硅的氧化物、铝的氧化物和可任意选用的选自钇、镧、钆和镥中的一个或几个金属的氧化物。
15.如权利要求14所述的光增益光纤，其特征在于，所述纤芯还包括锑的氧化物。
16.如金金权利要求15所述的光增益光纤，其特征在于，所述铝的氧化物含量在铝、铒、锑和硅的氧化物总重量中约占6～20重量百分比；其中铒的氧化物含量在铝、铒、锑和硅的氧化物总重量中约占0.05～5重量百分比；以及其中锑的氧化物含量在铝、铒、锑和硅的氧化物总重量中约点0.5～60重量百分比。
17.如权利要求13所述的光增益光纤，其特征在于，所述纤芯不包括锗的氧化物，或所述纤芯包括锗的氧化物的数量以重量计小于为所述纤芯中氧化物总量的约20％。
18.如权利要求13所述的光增益光纤，其特征在于，所述铒在1530nm附近有一个吸收带，其中所述光增益光纤的无源损耗在1530nm附近小于吸收带吸收峰的0.5％。
19.如权利要求18所述的光增益光纤，其特征在于，所述光增益光纤的无源损耗在1530nm附近在吸收带吸收峰的约0.05％和0.5％之间。
20.如权利要求13所述的光增益光纤，其特征在于，所述光增益光纤具有大于约每米15dB的最大增益。
21.一种光增益光纤，包括(a)一包括铒的氧化物的纤芯；以及(b)围绕纤芯的一个包层，其特征在于所述包层包括二氧化硅，其中铒的氧化物在1530附近有一个吸收带，其中所述光增益光纤的无源损耗在1530附近小于铒吸收带吸收峰的约0.5％；以及其中所述光增益光纤的纹波在约40nm宽的窗口上小于约25％，在约32nm宽的窗口上小于约15％，或两者都有。
22.如权利要求21所述的光增益光纤，其特征在于，所述光增益光纤的无源损耗在1530nm附近为铒吸收带吸收峰的约0.05％和0.5％之间。
23.如权利要求21所述的光增益光纤，其特征在于，所述纤芯还包括硅的氧化物和铝的氧化物。
24.如权利要求23所述的光增益光纤，其特征在于，所述纤芯还包括选自钇、镧、钆和镥中的一个或几个金属的氧化物。
25.如权利要求23所述的光增益光纤，其特征在于，所述纤芯还包括锑的氧化物。
26.如权利要求25所述的光增益光纤，其特征在于，所述铝的氧化物含量在铝、铒、锑和硅的氧化物总重量中约占6～20重量百分比；其中铒的氧化物含量在铝、铒、锑和硅的氧化物总重量中约占0.05～5重量百分比；以及其中锑的氧化物含量在铝、铒、锑和硅的氧化物总量中约点0.5～60重量百分比。
27.如权利要求32所述的光增益光纤，其特征在于，所述纤芯不包括锗的氧化物，或其中所述纤芯包括锗的氧化物的数量以重量计小于在所述纤芯中氧化物总量的约20％。
28.如权利要求21所述的光增益光纤，其特征在于，所述光增益光纤具有大于约每米15dB的最大增益。
29.如权利要求27所述的光增益光纤，其特征在于，所述包层不包括氟原子，或所述包层包括氟原子的数量使得在所述包层中的氟原子摩尔数与所述包层中的硅原子摩尔数的比率小于0.05。
30.一种用于放大光信号的方法，其特征在于所述方法包括(a)如权利要求1、2或21，将光信号提供到光增益光纤的一端；以及(b)在对放大光信号有效的条件下，将激光提供给光增益光纤。
31.一种光放大器，其特征在于包括(a)如权利要求1、2或21的光增益光纤；以及(b)在与光增益光纤的光通讯中，能发射波长约为980nm或约为1480nm激光的激光器。
权利要求
1.一种光增益光纤，包括一包括铒的纤芯；以及围绕该纤芯的一包层，其特征在于，所述光增益光纤在980nm和在1480nm可泵激，并在约40nm宽的窗口上具有小于25％的纹波，或在约32nm宽的窗口上具有小于15％的纹波，或两者都有。
2.如权利要求1所述的光增益光纤，其特征在于，所述光增益光纤在约40nm宽的窗口上具有小于25％的纹波。
3.如权利要求1所述的光增益光纤，其特征在于，所述光增益光纤在约32nm宽的窗口上具有小于15％的纹波。
4.如权利要求1所述的光增益光纤，其特征在于，所述光增益光纤在约40nm宽的窗口上具有小于25％的纹波，在约32nm宽的窗口上具有小于15％的纹波。
5.如权利要求1所述的光增益光纤，其特征在于，所述纤芯包括铒的氧化物。
6.如权利要求5所述的光增益光纤，其特征在于，所述纤芯还包括硅的氧化物、铝的氧化物，而且可选用选自钇、镧、钆和镥中的一个或几个金属的氧化物。
7.如权利要求5所述的光增益光纤，其特征在于，所述纤芯还包括锑的氧化物。
8.如权利要求7所述的光增益光纤，其特征在于，铝的氧化物在铝、铒、锑和硅的氧化物总重量中约占6～20重量百分比；铒的氧化物在铝、铒、锑和硅的氧化物总重量中约点0.05～5重量百分比例；向锑的氧化物在铝、铒、锑和硅的氧化物总重量中约占0.5～60重量百分比。
9.如权利要求6所述的光增益光纤，其特征在于，所述纤芯还包括锗的氧化物或所述纤芯包括锗的氧化物的数量以重量计小于所述纤芯中氧化物总量的约20％。
10.如权利要求1所述的光增益光纤，其特征在于，所述铒在1530nm附近有一个吸收带，而所述光增益光纤的无源损耗在1530nm小于铒吸收带吸收峰约0.5％。
11.如权利要求10所述的光增益光纤，其特征在于，所述光增益光纤的无源损耗在1530nm附近为吸收带吸收峰的约0.05％和0.5％之间。
12.如权利要求10所述的光增益光纤，其特征在于，所述光光增益光纤可熔凝切片。
13.如权利要求1所述的光增益光纤，其特征在于，所述光增益光纤可熔凝切片。
14.如权利要求1所述的光增益光纤，其特征在于，所述光增益光纤具有大于约每15dB的最大增益。
15.一种光增益光纤，包括包括铒的纤芯；以及围绕纤芯的一个包层，其特征在于所述光增益光纤可熔凝切片，纹波在约40nm宽的窗口上小于约25％，或在约32nm宽的窗口上小于约15％，或两者都有。
16.如权利要求15所述的光增益光纤，其特征在于，所述光增益光纤在约40nm宽的窗口上具有小于约25％的纹波。
17.如权利要求15所述的光增益光纤，其特征在于，所述光增益光纤在约32nm宽的窗口上具有小于约15％的纹波。
18.如权利要求15所述的光增益光纤，其特征在于，所述光增益光纤的纹波在约40nm宽的窗口上小于约25％，而在约32nm宽的窗口上小于约25％。
19.如权利要求15所述的光增益光纤，其特征在于，所述纤芯包括铒的氧化物。
20.如权利要求19所述的光增益光纤，其特征在于，所述纤芯还包括硅的氧化物、铝的氧化物和可任意选用的选自钇、镧、钆和镥中的一个或几个金属的氧化物。
21.如权利要求20所述的光增益光纤，其特征在于，所述纤芯还包括锑的氧化物。
22.如权利要求21所述的光增益光纤，其特征在于，所述铝的氧化物含量在铝、铒、锑和硅的氧化物总重量中约占6～20重量百分比；铒的氧化物含量在铝、铒、锑和硅的氧化物总重量中约占0.05～5重量百分比；而锑的氧化物含量在铝、铒、锑和硅的氧化物总重量中约点0.5～60重量百分比。
23.如权利要求19所述的光增益光纤，其特征在于，所述纤芯不包括锗的氧化物，或所述纤芯包括锗的氧化物的数量以重量计小于为所述纤芯中氧化物总量的约20％。
24.如权利要求15所述的光增益光纤，其特征在于，所述铒在1530nm附近有一个吸收带，而所述光增益光纤的无源损耗在1530nm附近小于吸收带吸收峰的0.5％。
25.如权利要求24所述的光增益光纤，其特征在于，所述光增益光纤的无源损耗在1530nm附近在吸收带吸收峰的约0.05％和0.5％之间。
26.如权利要求15所述的光增益光纤，其特征在于，所述光增益光纤具有大于约每米15dB的最大增益。
27.一种光增益光纤，包括包括铒的氧化物的纤芯；以及围绕纤芯的一个包层，其特征在于所述包层包括二氧化硅，其中铒的氧化物在1530附近有一个吸收带，其中所述光增益光纤的无源损耗在1530附近小于铒吸收带吸收峰的约0.5％，所述光增益光纤的纹波在约40nm宽的窗口上小于约25％，而在约32nm宽的窗口上小于约15％。
28.如权利要求27所述的光增益光纤，其特征在于，所述的纹波在约40nm宽的窗口上小于约25％。
29.如权利要求27所述的光增益光纤，其特征在于，所述光增益光纤的纹波在约32nm宽的窗口上小于约15％。
30.如权利要求27所述的光增益光纤，其特征在于，所述光增益光纤的纹波在约40nm宽的窗口上小于约25％，而在约32nm宽的窗口上小于约15％。
31.如权利要求27所述的光增益光纤，其特征在于，所述光增益光纤的无源损耗在1530nm附近为铒吸收带吸收峰的约0.05％和0.5％之间。
32.如权利要求27所述的光增益光纤，其特征在于，所述纤芯还包括硅的氧化物和铝的氧化物。
33.如权利要求32所述的光增益光纤，其特征在于，所述纤芯还包括选自钇、镧、钆和镥中的一个或几个金属的氧化物。
34.如权利要求32所述的光增益光纤，其特征在于，所述纤芯还包括锑的氧化物。
36.如权利要求34所述的光增益光纤，其特征在于，所述铝的氧化物含量在铝、铒、锑和硅的氧化物总重量中约占6～20重量百分比；铒的氧化物含量在铝、铒、锑和硅的氧化物总重量中约占0.05～5重量百分比；而锑的氧化物含量在铝、铒、锑和硅的氧化物总量中约点0.5～60重量百分比。
37.如权利要求32所述的光增益光纤，其特征在于，所述纤芯不包括锗的氧化物，或所述纤芯包括锗的氧化物的数量以重量计小于在所述纤芯中氧化物总量的约20％。
38.如权利要求27所述的光增益光纤，其特征在于，所述光增益光纤具有大于约每米15dB的最大增益。
39.如权利要求27所述的光增益光纤，其特征在于，所述包层不包括氟原子，或所述包层包括氟原子的数量使得在所述包层中的氟原子摩尔数与所述包层中的硅原子摩尔数的比率小于0.05。
40.一种用于放大光信号的方法，其特征在于所述方法包括按照权利要求1将光信号提供到光增益光纤的一端；以及在对放大光信号有效的条件下，将激光提供给光增益光纤。
41.一种用于放大光信号的方法，其特征在于，所述方法包括如权利要求15将光信号提供给光增益光纤的一端，以及在对放大光信号有效的条件下，将激光提供给光增益光纤。
42.一种用于放大光信号的方法，其特征在于所述方法包括如权利要求27将光信号提供给光增益光纤的一个端；以及在对放大光信号有效的条件下，将激光提供给光增益光纤。
43.一种光放大器，其特征在于包括如权利要求1所述的光增益光纤；在与光增益光纤的光通讯中，能发射波长约为980nm或约为1480nm激光的激光器。
44.一种光放大器，其特征在于包括按照权利要求15的光增益光纤；在与光增益光纤的光通信中，能发射波长约为980nm或约为1480nm激光的激光器。
45.一种光放大器，其特征在于包括如权利要求27所述的光增益光纤，在与光增益光纤的光通信中，能发射波长约为980nm或约为1480nm激光的激光器。
全文摘要
揭示了一种光增益光纤，它包括一含铒的纤芯和围绕该纤芯的包层，该光纤在约40nm宽的窗口上具有约小于25％的纹波，或在约32nm宽的窗口上具有约小于15％的纹波，或两者都有。在一实施例中，该光增益光纤在980nm和在1480nm可泵激。在另一实施例中，光增益光纤可熔凝切片。在还有一个实施例中，纤芯包括氧化铒；包层包括二氧化硅；而该光增益光纤的无源损耗在1530nm附近小于铒吸收带吸收峰的约0.5％。本发明的光增益光纤具有一较宽的增益窗口，在整个增益窗口上有改良的均匀性。和/或与常规的光增益光纤相比有增大的增益。因此，它们在放大光信号中是有用的，特别适用于放大在整个运程传播中需要重复放大的信号，且没有通常在常规的光信号放大方法中遇到的信号质量损失。
文档编号H01S3/17GK1421061SQ00817129
公开日2003年5月28日 申请日期2000年10月23日 优先权日1999年12月16日
发明者P·W·朱, A·J·G·艾利森, D·E·弗尔什, D·W·霍托夫, J·M·惠伦 申请人:康宁股份有限公司