波導制備用鉺鐿摻雜磷酸鹽玻璃的光學光譜參數

申 權, 張晶晶, 柳 鳴, 王志強, 趙 昕

(1.大連工業大學信息科學與工程學院,遼寧大連 116034; 2.大連工業大學紡織與材料工程學院,遼寧大連 116034)

波導制備用鉺鐿摻雜磷酸鹽玻璃的光學光譜參數

申 權1, 張晶晶2, 柳 鳴2, 王志強2, 趙 昕1

(1.大連工業大學信息科學與工程學院,遼寧大連 116034; 2.大連工業大學紡織與材料工程學院,遼寧大連 116034)

制備了一種具有優異化學穩定性的堿性鋁磷酸鹽玻璃,將該玻璃樣品浸入390℃下的KNO3熔鹽中離子交換2 h后得到了平面波導。有效擴散系數為0.11μm2/min,說明該玻璃實現了高效的離子交換。通過光譜分析可得,4I13/2→4I15/2能級躍遷的半高寬和最大發射截面分別為30 nm和6.80×10-21cm2。結果表明,當4I13/2能級上Er3+的比例達到80%時,計算得到的理論增益可以達到2.97 dB/cm。

鉺鐿共摻;磷酸鹽玻璃;鉀鈉離子交換;光波導

0 引 言

在過去的數十年中,光波導作為集成光學器件里最基礎而不可或缺的部件,受到了越來越多的關注[1]。以玻璃為基礎的光學器件與其他技術相比有很多優勢[2],而磷酸鹽玻璃被認為是制作波導的優異基質。熱離子交換法被廣泛地應用于制備低損耗波導,在制備單模器件時,K+-Na+離子交換法是最常用的方法[3]。

有效擴散系數是衡量離子交換程度的一個重要參數。典型載玻片的有效擴散系數約為0.03μm2/min,Corning 0211玻璃的有效擴散系數約為0.1μm2/min[4]。本實驗制備了一種鉺鐿共摻的堿性鋁磷酸鹽玻璃,它具有優異的化學穩定性,有效擴散系數為0.11μm2/min。當4I13/2能級上Er3+的比例達到80%時,計算得到的理論增益可以達到2.97 dB/cm。

1 試 驗

1.1 NMAP玻璃的制備和測量