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掺杂光纤介绍

时间：2011-12-31 22:27:12  来源： 打印本文

掺杂光纤介绍

2005/5/25/10:56    近年来，发现向光纤芯子掺杂(如掺杂稀土元素离子)，会导致光纤产生改性，出现诸多有意义的光效应，并促使光纤技术领域中取得一系列引人注目的伟大成就。

    A 激光效应

    以稀土元素为例，将其离子掺杂于以SiO2为基质的光纤芯子中，光纤就被“激活”，变成有源介质，称有源光纤(Active fiber)。当以适当的波长泵浦时，就会在确定的波长上产生激光和激光放大。例如，许多稀土离子，如元素Er，Nd，Sm，Ho，Tm和Yb等都可作为掺杂物制成光纤，并做成掺杂光纤放大器(XDFA)和光纤激光器(XDFL)，它们能工作在从可见到中红外的波长范围。其中以掺Er石英光纤最有意义，因为它的激光波长恰好处于光纤通信最佳“窗口”。这种EDFA和EDFL在促进现代光纤通信等高技术的迅速发展中发挥了重大的作用。一种低掺Er、因而也是低增益光纤，特别是低掺Er的DDF是用于孤子传输、压缩和光参量技术的理想波导，因为它既具有较大的非线性又有可能恰当地匹配损耗和色散，有人称之为透明光纤。一种借元素Yb起敏化作用的Er、Yb双掺光纤可以把泵浦波长下移到800～1060nm。近年来，人们还选择不同的掺杂质与掺杂量以及不同的基质材料，以获得更大范围应用和更高功率输出的激光，并且已经获得了一系列可喜的进展。

    B 光致折射率变化(光折变)效应

    近年来，人们陆续发现，在SiO2光纤芯子中掺入元素锗(Ge)等杂质，光纤便具有了光折变效应。这样，就可以用紫外光将光栅等图案以折射率分布的形式侧直写入光纤中，促使光纤产生一系列新的有意义的特性。光纤光栅就是其中一个特例。光纤光栅与一般传输光纤兼容，具有极为丰富的频域特性，它是企盼中的全光纤光子集成系统的关键器件之一。因此，光纤光栅的成功在光纤通信、光纤传感、光纤技术等诸多高科技领域均产生重大影响。有人士说，光纤光栅的出现将改变光通信的面貌，人们“必须重新考虑光纤通信系统设计的每一个细节”。还讲，“未来的光纤系统中如果没有光纤光栅，就相当于传统的光学系统中没有镜片一样，令人难以置信”。目前，光纤光栅在制作工艺上已日趋成熟，正在进一步研制更宽频谱范围、更多优异功能和更简捷写入工艺的光纤光栅，并将其推广到更广泛的应用中去。光纤光栅的种类也日益增多，从开始的Bragg周期光纤光栅(FBG)，到近期开拓的各种非周期(如各种啁啾)光纤光栅和长周期光纤光栅等，后者因是透射式光栅，制作工艺又简易可行，故更被看好。