混合后放置于2号瓷舟正中央，镀有Au膜的Si衬底立于YbCl3和ErCl3颗粒之后；然后把I号瓷舟放置于管式炉正中间，2号瓷舟放置于管式炉下游温区距离I号瓷舟约15cm处；用机械泵将系统内真空度抽至400mT，然后以50sccm的流速通入Ar_5v%02的混合气作为保护气，将炉温升至1200°C (即I号磁舟的加热温度为1200°C、2号磁舟的温度为700°C、衬底上的沉积温度为650°C)，在此温度下恒温此，自然冷却后即可得到化学式为(YVEr)2Si2O7的单晶纳米线，其X射线谱图请参照图6。
[0072]所得纳米线的整体形貌如图4的SEM表征所示；从图中可看出纳米线直径为500?700nm，长度为10?70 μ m，尺寸比较均匀，纳米线表面较光滑。图5是单根(Yb/Er) 2Si207纳米线的SEM图片及其EDS能谱。图7是980nm波长的近红外光激发单根纳米线时，Ca)是红外CXD所成的像；(b)是可见CXD所成的像；(c)是光谱仪上监测到的光谱，说明纳米线在525nm、545nm、650nm、l.54 μ m处的均具有较佳的发射强度。
[0073]从上述所得(Yb/Er) 2Si207单晶纳米线分散到干净的S12片上，在显微镜下找到一根表面光滑，线径均匀的纳米线，用于制作放大器。
[0074]实施例2
[0075]按照实施例1所述条件制备亚波长近红外通信光放大器并检测所制备放大器的增益效果，检测时其他条件均匀实施例1相同，仅仅将泵浦功率调至155mwa，利用公式G=101og{ (Is+P-1p)/Is}即可算得相对增益为 6.37dB。
[0076]本实施例所述(Yb/Er)2Si207单晶纳米线是通过下述方法制备的:
[0077]其他条件与实施例1中制备(YVEr)2Si2O7单晶纳米线的条件相同，仅仅将原料Si粉换成S12粉，载气换成Ar-5v%H2混合气，制得直径为550?750nm，长度为20?60 μ m、表面较光滑的(YVEr)2Si2O7单晶纳米线；从上述所得(YVEr)2Si2O7单晶纳米线分散到干净的S12片上，在显微镜下找到一根表面光滑，线径均匀的纳米线，用于制作放大器。
[0078]实施例3
[0079]按照实施例1所述条件制备亚波长近红外通信光放大器并检测所制备放大器的增益效果，检测时其他条件均匀实施例1相同，检测后得知，放大器具有良好的增益效果。
[0080]本实施例所述(Yb/Er)2Si207单晶纳米线是通过下述方法制备的:
[0081]其他条件与实施例中I制备(YVEr)2Si2O7单晶纳米线的条件相同，仅仅将反应时间延长到3小时，得到直径为550?800nm、长度为30?80μπκ尺寸比较均匀的(Yb/E12Si2O7的单晶纳米线。从上述所得(YVEr)2Si2O7单晶纳米线分散到干净的S12片上，在显微镜下找到一根表面光滑，线径均匀的纳米线，用于制作放大器。
[0082]对比例I
[0083]将反应时间缩短到I小时，其他条件与实施例1中制备(YVEr)2Si2O7单晶纳米线的条件完全相同，衬底上几乎得不到(YVEr)2Si2O7的单晶纳米线。
[0084]对比例2
[0085]将I号磁舟的加热温度控制在为1000°C，将反应时间设定为3小时，其他条件与实施例1中制备(YVEr)2Si2O7单晶纳米线的条件完全相同，衬底上几乎没有(YVEr)2Si2O7的单晶纳米线。
【主权项】
1.一种亚波长近红外通信光放大器，所述放大器包括单根稀土硅酸盐单晶纳米线、泵浦光源、信号光源、波分复用器、输入光纤、输出光纤；其特征在于: 所述稀土硅酸盐单晶纳米线一端与输入光纤的光针相连，另一端与输出光纤的光针相连； 所述稀土硅酸盐单晶纳米线是化学式为(Yb/Er)2Si207的稀土硅酸盐单晶纳米线。2.根据权利要求1所述的一种亚波长近红外通信光放大器，其特征在于:所述稀土硅酸盐单晶纳米线的直径为500?800nm、长度为10?80 μ m。3.根据权利要求1所述的一种亚波长近红外通信光放大器，其特征在于:输入光纤的光针或输出光纤的光针的直径与单根稀土硅酸盐单晶纳米线的直径相当。4.根据权利要求1所述的一种亚波长近红外通信光放大器，其特征在于:所述泵浦光源的波长为980nm。5.根据权利要求1所述的一种亚波长近红外通信光放大器，其特征在于:所述信号光源的波长为1465nm?1575nm。6.根据权利要求1所述的一种亚波长近红外通信光放大器，其特征在于:所述波分复用器为1540/980nm波分复用器。7.—种如权利要求1-6任意一项所述的亚波长近红外通信光放大器，其特征在于，稀土硅酸盐单晶纳米线的制备方法，包括下述步骤: 将Si粉装入磁舟1，将YbCl3与ErCl3按质量比1:1?1:10混合均匀后置于2号瓷舟，将带有金颗粒的Si片置于3号磁舟上； 将带有进气口和出气口的水平管式炉划分为三个温度区间，自进气口至出气口方向依次为T1温度区间、T2温度区间、T3温度区间； 将磁舟1、磁舟2、磁舟3对应放置在T1温度区间、T2温度区间、T3温度区间，抽真空，通入氧气与IS气组成的载气，升温至磁舟I所在的T1温度区间温度为1050?1200°C,磁舟2所在的T2温度区间温度为650-700°C，磁舟3所在的T，3温度区间温度为650-700°C，载气将Si蒸汽、YbCl3蒸汽、ErCl3蒸汽送至带有金颗粒的Si片上反应2_3小时，得到化学式为(YVEr)2Si2O7、直径为500?800nm、长度为10?80 μ m的稀土硅酸盐单晶纳米线，所述氧气与氩气按体积比5-10:90-95组配；或 将S12粉装入磁舟1，将YbCl3与ErCl3按质量比1:1?1:10混合均匀后置于2号瓷舟，将带有金颗粒的Si片置于3号磁舟上； 将带有进气口和出气口的水平管式炉划分为三个温度区间，自进气口至出气口方向依次为T1温度区间、T2温度区间、T3温度区间； 将磁舟1、磁舟2、磁舟3对应放置在T1温度区间、T2温度区间、T3温度区间，抽真空，通入氢气与氩气组成的载气，升温至磁舟I所在的T1温度区间温度为1050?1200°C，磁舟2所在的T2温度区间温度为650-700°C，磁舟3所在的T，3温度区间温度为650-700°C，载气将S12蒸汽、YbCl3蒸汽、ErCl3蒸汽送至带有金颗粒的Si片上反应2_3小时,得到化学式为(YVEr)2Si2O7、直径为500?800nm、长度为10?80 μ m的稀土硅酸盐单晶纳米线；所述氢气与IS气按体积比5-10:90-95组配。8.根据权利要求7所述的一种亚波长近红外通信光放大器，其特征在于:所述金颗粒的粒度为300-1000nm。9.根据权利要求7所述的一种亚波长近红外通信光放大器，其特征在于:所述YbCl3为纯度> 99.9%的无水YbCl3 ;所述ErCl3为纯度> 99.9%的无水ErCl3 ;所述Si粉的纯度彡99.99% ;所述S12粉的纯度彡99.99%。10.根据权利要求7所述的一种亚波长近红外通信光放大器，其特征在于:催化沉积反应时，控制沉积压力为300-500mT、载气的流速为40?80sccm。
【专利摘要】本发明涉及一种亚波长近红外通信光放大器；特别涉及一种以(Yb/Er)2Si2O7单晶纳米线为增益介质的、亚波长近红外通信光放大器。本发明以一维微钠尺寸的稀土硅酸盐单晶纳米线作为增益介质，成功的制备出了微钠尺寸的、亚波长近红外通信光放大器；有效的解决了现有技术无法进行微纳米尺度范围内的光集成的难题。本发明所述稀土硅酸盐纳米线是化学式为(Yb/Er)2Si2O7、直径为500-800纳米、长度为10-80微米的稀土硅酸盐纳米线。该纳米材料的具体合成方法是以Au作为催化剂，Si粉或SiO2、无水YbCl3颗粒和无水ErCl3颗粒作为原料，采用化学气相沉积法制得。本发明所制备的稀土硅酸盐纳米线对于实现全光通讯以及光集成器件有极其重要的意义。
【IPC分类】B82Y30/00, H01S3/16
【公开号】CN104901156
【申请号】CN201410080676
【发明人】潘安练, 王晓霞, 庄秀娟
【申请人】湖南大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月6日