【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】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，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、鉍摻雜濃度對發(fā)光性能的影響。從微觀結(jié)構(gòu)層面，證實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。
 

　　相關(guān)研究得到了國家重點研發(fā)計劃(2020YFB1805902)的支持。
 

　　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