上海光機(jī)所在超寬帶通信用鉍近紅外發(fā)光材料研究中取得進(jìn)展
近日,中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所胡麗麗研究員團(tuán)隊(duì),提出了鉍近紅外發(fā)光中心在鉍鍺共摻硅基玻璃中的形成機(jī)理,并基于此在國內(nèi)首次制備出摻鉍高鍺硅基光纖,實(shí)現(xiàn)了1680~1750 nm波段高增益系數(shù)放大。相關(guān)成果以“Broadband L+ near-Infrared luminescence in Bismuth/Germanium co-doped silica glass prepared by the Sol-Gel method”為題發(fā)表于Journal of Materials Chemistry C,并被選為封底文章。
隨著云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)以及大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的興起和普及,全球網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量呈指數(shù)增長,亟需提高現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)光纖的數(shù)據(jù)傳輸能力。鉍/鍺共摻硅基玻璃和光纖作為一種新型增益放大介質(zhì),具有位于E+S波段(1350~1500 nm)以及L+波段(1600 ~1800 nm)的寬帶寬近紅外發(fā)光,對(duì)于拓寬通訊波段具有重要意義。然而,鉍離子近紅外發(fā)光的機(jī)理尚未明確,且國內(nèi)亦無高鍺鉍共摻硅基光纖的報(bào)道,嚴(yán)重阻礙了鉍/鍺共摻雜硅基玻璃和光纖的發(fā)展及應(yīng)用。 本研究采用溶膠-凝膠法制備了鉍/鍺共摻雜硅基玻璃,系統(tǒng)研究了鍺、鉍摻雜濃度對(duì)發(fā)光性能的影響。從微觀結(jié)構(gòu)層面,證實(shí)鉍離子捕獲鍺氧空位缺陷(Ge-ODC)的電子,形成具有近紅外發(fā)光特性的鉍活性中心(BAC-Ge),并富集于Ge-ODC周圍發(fā)生能量傳遞。基于上述機(jī)理,通過調(diào)控Ge-ODC的含量,研制出可在1680~1750 nm波段實(shí)現(xiàn)高增益系數(shù)放大的鉍鍺共摻硅基光纖。填補(bǔ)了國內(nèi)高鍺鉍共摻硅基光纖的空白,因其具有超寬帶的增益放大性能,有望成為下一代通信傳輸光纖。 圖1. (a-d)不同鍺和鉍含量樣品的熒光光譜;(e)50Ge樣品熒光高斯分峰結(jié)果;(f-g)在808nm激發(fā)下,BAC-Si和BAC-Ge占比。 圖2.鉍/鍺共摻石英玻璃網(wǎng)絡(luò)示意圖 相關(guān)研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2020YFB1805902)的支持。 相關(guān)鏈接:http://xlink.rsc.org/?DOI=D3TC03396A |