碲酸鹽玻璃光纖PPT課件

1、碲酸鹽玻璃光纖第1頁/共22頁Page 2目錄：引言碲酸鹽玻璃的性質(zhì)摻鉺碲酸鹽玻璃光纖及光纖放大器結(jié)論第2頁/共22頁Page 3 隨著因特網(wǎng)，寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)及多媒體通訊的飛速發(fā)展，石英光纖平均增益帶寬為15301565nm，只有35nm左右，嚴重制約了傳輸波長的信道數(shù)。人們亟需更多的信道數(shù)和帶寬，這就需要開發(fā)一種超寬帶光纖放大器，它能在常規(guī)EDFA工作的C波段以外進行放大。近年來出現(xiàn)了多種新基質(zhì)材料摻雜的光纖放大器，玻璃光纖的現(xiàn)狀：第3頁/共22頁Page 4玻璃光纖的現(xiàn)狀：迄今為止，國外已有多家公司開發(fā)了商品化的玻璃光纖（主要包括摻鉺碲酸鹽玻璃光纖、摻鉺磷酸鹽光纖、摻鉺鉍酸鹽光纖及摻銩

2、、鐠氟化物光纖等）以及相應(yīng)的玻璃光纖放大器，稀土摻雜的玻璃光纖近年來在WDM傳輸系統(tǒng)中發(fā)展迅速。第4頁/共22頁Page 5玻璃光纖的主要特點：玻璃光纖的光譜往往較石英基質(zhì)中更加平坦和寬大；稀土摻雜的玻璃光纖能工作在石英光纖無法放大工作的波段；玻璃光纖制備工藝簡單，成本低。第5頁/共22頁Page 6碲酸鹽玻璃主要包括以下特點: : 較寬的紅外透過范圍（直到6m）；在氧化玻璃中具有較低的聲子能量（約為650cm-1），高折射率（2.0 左右）、高非線性折射率和高絕緣常數(shù)，熔化溫度較低（大約為900）；與氟化物玻璃相比具有較好的化學穩(wěn)定性。第6頁/共22頁Page 7碲酸鹽玻璃組成:碲酸鹽玻璃的

3、組分將直接影響玻璃的形成能力、熱穩(wěn)定性、折射率大小、稀土離子摻雜濃度和稀土離子光譜特性等。第7頁/共22頁Page 8碲酸鹽玻璃結(jié)構(gòu): :第8頁/共22頁Page 9碲酸鹽玻璃熱穩(wěn)定性:碲酸鹽玻璃材料的熱穩(wěn)定性好壞直接影響拉制的光纖內(nèi)部損耗。第9頁/共22頁Page 10 熱穩(wěn)定性常常用玻璃的析晶開始溫度Tx和玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg之間的差值T大小來衡量，一般用差示掃描量熱儀(DSC)或者差熱分析儀(DTA)來測定。 T越大，表示玻璃光纖拉制時不產(chǎn)生析晶的可操作溫度范圍越廣，其熱穩(wěn)定性越好，反之，T差值越小，玻璃熱穩(wěn)定性越差，光纖拉制時內(nèi)部易產(chǎn)生析晶。一般而言，T100C時玻璃的熱穩(wěn)定性較好。碲酸鹽

4、玻璃熱穩(wěn)定性:第10頁/共22頁Page 11（1）在TeO2-R2O（R= Na，K等）碲酸鹽玻璃系統(tǒng)中，在一定范圍內(nèi)隨著堿金屬氧化物含量增加，玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg逐漸降低，而玻璃結(jié)晶開始溫度Tx卻基本不變，相應(yīng)的T變大，玻璃的抗析晶性能增加。（2）稀土氧化物引入對碲酸鹽玻璃的熱穩(wěn)定性是有影響的。有的稀土離子會增加玻璃的穩(wěn)定性，有的反而會降低玻璃的穩(wěn)定性。碲酸鹽玻璃的組分及差熱數(shù)據(jù):第11頁/共22頁Page 12由于碲酸鹽玻璃組分對Er3+、Tm3+離子光譜特性有著重要的影響，另外碲酸鹽玻璃的物理化學、機械強度以及熱穩(wěn)定性能對其光纖拉制工序至關(guān)重要，所以碲酸鹽玻璃作為寬帶放大器摻鉺或摻銩光纖的

5、基質(zhì)材料目前已成為寬帶玻璃主動光纖研究重要組成部分，近幾年來日益得到廣泛的研究。稀土摻雜的碲酸鹽玻璃光譜性質(zhì)研究:第12頁/共22頁Page 13(1)如何提高Er3+離子或Tm3+離子在碲酸鹽玻璃中熒光帶寬。(2) 如何提高Er3+離子的1.55m(4I13/24I15/2)或Tm3+離子1.47m（3F43H4）在碲酸鹽玻璃中發(fā)光效率。(3) 研究Er3+或Tm3+離子在碲酸鹽玻璃中的上轉(zhuǎn)換現(xiàn)象。稀土摻雜的碲酸鹽光譜性質(zhì)的研究：第13頁/共22頁Page 14采用碲酸鹽玻璃基質(zhì)的摻Er3+光纖或摻Tm3+光纖能使信號在C+L波段（15301610nm）或S波段（14201520nm）寬帶區(qū)

6、域?qū)崿F(xiàn)有效的放大。國際上一些著名的光纖材料研究單位紛紛將碲酸鹽基質(zhì)的摻鉺或摻銩光纖作為研究重點。摻鉺碲酸鹽玻璃光纖及其光纖放大器第14頁/共22頁Page 15對摻鉺碲基光纖如何將玻璃光纖與普通石英光纖之間實現(xiàn)低損耗連接是碲酸鹽玻璃光纖應(yīng)用到光纖放大器重要實際問題。連接損耗主要是由模場直徑失配、兩光纖接觸端面間的反射等因素引起的。 NTT在1997 年報道的摻鉺碲酸鹽光纖的損耗為3dB/m，1998 年減少到0.5dB/m，1999 年又變?yōu)?.05dB/m，現(xiàn)在損耗為0.02dB/m。摻鉺碲酸鹽玻璃光纖第15頁/共22頁Page 16摻鉺碲酸鹽玻璃光纖與石英光纖比較第16頁/共22頁Page

7、 17EDTFA 是摻鉺碲基光纖放大器，其中鉺光纖材料為碲酸鹽玻璃基質(zhì)，工作波長范圍可以覆蓋整個C 波段和L 波段。摻鉺碲酸鹽玻璃光纖放大器第17頁/共22頁Page 18C+L 波段放大：目前石英光纖的C+L 波段寬帶EDFA 是基于C 波段EDFA 和L 波段EDFA 并行放大的原理，可以在15301600nm 區(qū)域獲得70nm 以上的增益帶寬，其中C 波段EDFA 工作波長一般為15281563nm，L 波段EDFA 工作范圍一般約為15681603nm，中間大約有5nm 的帶寬間隙不能被利用。而EDTFA 可以工作在整個CL 波段，中間可以連續(xù)而沒有間隙。第18頁/共22頁Page 19L 波段放大：石英基質(zhì)的L波段EDFA工作在1600nm以上時，鉺離子在石英基質(zhì)受激發(fā)射截面較小，加上信號光的ESA作用，導致其在1610nm以上的噪聲指數(shù)較大。而鉺離子在碲基材料中受激發(fā)射截面較大，其噪聲指數(shù)在1620nm以上開始才明顯增大45。這樣以來，EDTFA在L波段范圍上的增益帶寬可以較L波段的EDFA至少寬10nm左右。第19頁/共22頁Page 20結(jié)論和展望：碲酸鹽玻璃作為一種新型的氧化物玻璃，其基礎(chǔ)研究方面還存在許多未知性，隨著信息技術(shù)，光通訊技術(shù)的發(fā)展，寬帶多波長光纖網(wǎng)絡(luò)將成為信息時代的主流。有關(guān)EDTFA 研究必將進一步深入展開，相