本發明專利技術涉及一種亞波長近紅外通信光放大器；特別涉及一種以(Yb/Er)2Si2O7單晶納米線為增益介質的、亞波長近紅外通信光放大器。本發明專利技術以一維微鈉尺寸的稀土硅酸鹽單晶納米線作為增益介質，成功的制備出了微鈉尺寸的、亞波長近紅外通信光放大器；有效的解決了現有技術無法進行微納米尺度范圍內的光集成的難題。本發明專利技術所述稀土硅酸鹽納米線是化學式為(Yb/Er)2Si2O7、直徑為500-800納米、長度為10-80微米的稀土硅酸鹽納米線。該納米材料的具體合成方法是以Au作為催化劑，Si粉或SiO2、無水YbCl3顆粒和無水ErCl3顆粒作為原料，采用化學氣相沉積法制得。本發明專利技術所制備的稀土硅酸鹽納米線對于實現全光通訊以及光集成器件有極其重要的意義。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種亞波長近紅外通信光放大器；特別涉及一種以(Yb/Er)2Si2O7單晶納米線為增益介質的、亞波長近紅外通信光放大器。?技術背景以硅酸鹽為基質的稀土發光材料，尤其是摻雜Er3+或Er3+、Yb3+共摻的體系，由于其優良的熒光特性被廣泛的研究和應用，現有的稀土硅酸鹽主要有Er2Si2O7、Er2SiO5、Yb2Si2O7、Eu2Si2O7、Y2Si2O7等。?目前硅酸鹽為基質的稀土發光材料的制備技術以共沉淀法、水熱法、溶膠-凝膠法等為主，這些方法合成的材料以薄膜或顆粒居多，且反應溫度較低，因此合成的樣品結晶性不好，發光效率較低，不利于進行微納光集成器件的設計?；瘜W氣相沉積法是一種較簡易的生長一維納米線的技術，但是到目前為止，用該方法制備(Yb/Er)2Si2O7單晶納米線的技術還未見報道。?摻Er3+或Er3+、Yb3+共摻的硅酸鹽體系不但具有很強的上轉換發光特性，而且在通訊波段1.54μm處的發射特性較好，1.54μm是通訊波段的低損窗口，在光通訊領域有非常重要的意義。所以人們一般采用摻Er3+或Er3+、Yb3+共摻的硅酸鹽作為增益介質用于放大器。現有放大器有摻鉺光纖放大器（EDFA）和摻餌光波導放大器（EDWA）。EDFA（摻鉺光纖放大器）是指以摻鉺硅酸鹽或摻鉺磷酸鹽作為增益介質，使光在傳輸的過程中獲得增益，增益效果一般為數十米的長度上可獲得幾十個dB的增益。目前EDWA(摻餌光波導放大器）的尺寸一般在毫米量級，例如法國Teem?Photonics公司推出的一款光波導放大器，尺寸為81mm×35mm×12mm，增益介質是摻鉺玻璃薄膜，信號增益為13dB。無論是摻餌光波導放大器，還是摻鉺光纖放大器，其增益介質的的尺寸一般為毫米到厘米級別。?盡管傳統的（摻鉺光纖放大器）和EDWA(摻餌光波導放大器）以其高增益、低噪音、良好的溫度穩定性目前發展的較為成熟，甚至EDFA已經廣泛用于長距離的光纖通訊，但是由于現有技術很難制備出微納米尺寸的稀土硅酸鹽納米線，這導致摻鉺光纖放大器或摻餌光波放大器的尺寸難以達到微納米量級，無法進行微納米尺度范圍內的光集成。?
技術實現思路
針對現有技術的不足，本專利技術提供一種微納尺寸的、亞波長近紅外通信光放大器。?本專利技術一種亞波長近紅外通信光放大器包括單根稀土硅酸鹽單晶納米線、泵浦光源、信號光源、波分復用器、輸入光纖、輸出光纖；?所述稀土硅酸鹽單晶納米線一端與輸入光纖的探針相連，另一端與輸出光纖的探針相連；?所述稀土硅酸鹽單晶納米線是化學式為(Yb/Er)2Si2O7的稀土硅酸鹽單晶納米線。?本專利技術一種亞波長近紅外通信光放大器，包括單根稀土硅酸鹽單晶納米線、泵浦光源、信號光源、波分復用器、輸入光纖、輸出光纖；所述輸入光纖和輸出光纖均為拉錐光纖探針，所述拉錐光纖探針由光導部分（傳導區）、連接部分（錐形區）、和光針部分（探測區）構成；?所述波分復用器的輸入端分別與泵浦光源和信號光源相連，波分復用器的輸出端與輸入光纖的光導部分相連，輸入光纖的光針部分與單根稀土硅酸鹽單晶納米線的一端相連，單根稀土硅酸鹽單晶納米線的另一端與輸出光纖的光針部分相連，輸出光纖的光導部分與檢測器相連；?所述稀土硅酸鹽單晶納米線是化學式為(Yb/Er)2Si2O7的稀土硅酸鹽單晶納米線。?本專利技術一種亞波長近紅外通信光放大器，所述稀土硅酸鹽單晶納米線的直徑為500～800nm、長度為10～80μm。?本專利技術一種亞波長近紅外通信光放大器，輸入光纖的探針或輸出光纖的探針的直徑與單根稀土硅酸鹽單晶納米線的直徑相當。?本專利技術一種亞波長近紅外通信光放大器，所述泵浦光源的波長為980nm。?本專利技術一種亞波長近紅外通信光放大器，所述信號光源的波長為1465nm～1575nm。?本專利技術一種亞波長近紅外通信光放大器，所述波分復用器為1540/980nm波分復用器。?本專利技術一種亞波長近紅外通信光放大器，其尺寸為微納米量級。?本專利技術一種亞波長近紅外通信光放大器，信號光和泵浦光兩束光是經過1540/980nm波分復用器耦合為一束光。信號光和泵浦光耦合后送入單根稀土硅酸鹽單晶納米線中，由可見CCD和紅外CCD分別實時監控耦合情況。?本專利技術一種亞波長近紅外通信光放大器，所述檢測器為Horiba-JY光纖光譜儀。?本專利技術一種亞波長近紅外通信光放大器，所述稀土硅酸鹽單晶納米線是通過下述步驟制備的：?將Si粉裝入磁舟1，將YbCl3與ErCl3按質量比1:1～1:10混合均勻后置于2號瓷舟，將帶有金顆粒的Si片置于3號磁舟上；?將帶有進氣口和出氣口的水平管式爐劃分為三個溫度區間，自進氣口至出氣口方向依次為T1溫度區間、T2溫度區間、T3溫度區間；?將磁舟1、磁舟2、磁舟3對應放置在T1溫度區間、T2溫度區間、T3溫度區間，抽真空，通入載氣，升溫至磁舟1所在的T1溫度區間溫度為1050～1200℃，磁舟2所在的T2溫度區間溫度為650-700℃，磁舟3所在的T,3溫度區間溫度為650-700℃，載氣將Si蒸汽、YbCl3蒸汽、ErCl3蒸汽送至帶有金顆粒的Si片上反應2-3小時，得到化學式為(Yb/Er)2Si2O7、直徑為500～800nm、長度為10～80μm的稀土硅酸鹽單晶納米線，所述載氣由氧氣與氬氣按體積比5-10:90-95組成；或?將SiO2粉裝入磁舟1，將YbCl3與ErCl3按質量比1:1～1:10混合均勻后置于2號瓷舟，將帶有金顆粒的Si片置于3號磁舟上；?將帶有進氣口和出氣口的水平管式爐劃分為三個溫度區間，自進氣口至出氣口方向依次為T1溫度區間、T2溫度區間、T3溫度區間；?將磁舟1、磁舟2、磁舟3對應放置在T1溫度區間、T2溫度區間、T3溫度區間，抽真空，通入載氣，升溫至磁舟1所在的T1溫度區間溫度為1050～1200℃，磁舟2所在的T2溫度區間溫度為650-700℃，磁舟3所在的T,3溫度區間溫度為650-700℃，載氣將SiO2蒸汽、YbCl3蒸汽、ErCl3蒸汽送至帶有金顆粒的Si片上反應2-3小時，得到化學式為(Yb/Er)2Si2O7、直徑為500～800nm、長度為10～80μm的稀土硅酸鹽單晶納米線；所述載氣由氫氣與氬氣按體積比5-10:90-95組成。?本專利技術一種亞波長近紅外通信光放大器，所述金顆粒的粒度為300-1000nm。?本專利技術一種亞波長近紅外通信光放大器，所述YbCl3為純度≥99.9%的無水YbCl3；所述ErCl3為純度≥99.9%的無水ErCl3；所述Si粉的純度≥99.99%；所述SiO2粉的純度≥99.99%。?本專利技術一種亞波長近紅外通信光放大器，催化沉積反應時，控制沉積壓力為300-500mT、載氣的流速為40～80sccm。?本專利技術一種亞波長近紅外通信光放大器，所用稀土硅酸鹽單晶納米線中稀土元素的原子百分比可達18at.%。?原理及優勢?本專利技術以一維微納尺寸的稀土硅酸鹽單晶本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種亞波長近紅外通信光放大器，所述放大器包括單根稀土硅酸鹽單晶納米線、泵浦光源、信號光源、波分復用器、輸入光纖、輸出光纖；其特征在于：所述稀土硅酸鹽單晶納米線一端與輸入光纖的光針相連，另一端與輸出光纖的光針相連；所述稀土硅酸鹽單晶納米線是化學式為(Yb/Er)2Si2O7的稀土硅酸鹽單晶納米線。
【技術特征摘要】
1.一種亞波長近紅外通信光放大器，所述放大器包括單根稀土硅酸鹽單晶納米線、泵浦
光源、信號光源、波分復用器、輸入光纖、輸出光纖；其特征在于：
所述稀土硅酸鹽單晶納米線一端與輸入光纖的光針相連，另一端與輸出光纖的光針相連；
所述稀土硅酸鹽單晶納米線是化學式為(Yb/Er)2Si2O7的稀土硅酸鹽單晶納米線。
2.根據權利要求1所述的一種亞波長近紅外通信光放大器，其特征在于：所述稀土硅酸
鹽單晶納米線的直徑為500～800nm、長度為10～80μm。
3.根據權利要求1所述的一種亞波長近紅外通信光放大器，其特征在于：輸入光纖的光
針或輸出光纖的光針的直徑與單根稀土硅酸鹽單晶納米線的直徑相當。
4.根據權利要求1所述的一種亞波長近紅外通信光放大器，其特征在于：所述泵浦光源
的波長為980nm。
5.根據權利要求1所述的一種亞波長近紅外通信光放大器，其特征在于：所述信號光源
的波長為1465nm～1575nm。
6.根據權利要求1所述的一種亞波長近紅外通信光放大器，其特征在于：所述波分復用
器為1540/980nm波分復用器。
7.一種如權利要求1-6任意一項所述的亞波長近紅外通信光放大器，其特征在于，稀土
硅酸鹽單晶納米線的制備方法，包括下述步驟：
將Si粉裝入磁舟1，將YbCl3與ErCl3按質量比1:1～1:10混合均勻后置于2號瓷舟，將帶
有金顆粒的Si片置于3號磁舟上；
將帶有進氣口和出氣口的水平管式爐劃分為三個溫度區間，自進氣口至出氣口方向依次為
T1溫度區間、T2溫度區間、T3溫度區間；
將磁舟1、磁舟2、磁舟3對應放置在T1溫度區間、T2溫度區間、T3溫度區間，抽真空，
通入氧氣與氬氣組成的載氣，升溫至磁舟1所在的T1溫度區間溫度為1050～1200℃，磁舟2
所在的T2溫度區間溫度為650-700℃，磁舟3所在的T,3溫度...
【專利技術屬性】
技術研發人員：潘安練，王曉霞，莊秀娟，
申請(專利權)人：湖南大學，
類型：發明
國別省市：湖南;43
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。