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DE69807706T2 - Glaszusammensetzung und optische vorrichtung daraus hergestellt - Google Patents

Glaszusammensetzung und optische vorrichtung daraus hergestellt

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DE69807706T2
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geo2
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Patrice Camy
Pascale Laborde
Christian Lerminiaux
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Corning Inc
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Glaszusammensetzung, die insbesondere für optische Vorrichtungen geeignet ist, und insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein phosphatfreies, Erbium/Ytterbium co-dotiertes Borsilikatglas, wobei dies für Laser und optische Signalverstärker geeignet ist, beispielsweise Massenartikel- (Engl.: bulk), planare Wellenleiter- und Faser- Typen. Diese Erfindung betrifft auch die optischen Vorrichtungen auf der Grundlage der Glaszusammensetzung.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Glaszusammensetzung, welche insbesondere für die Herstellung und Funktion von optischen Vorrichtungen einsetzbar ist, welche ein optisches Signal verstärken können. Zu diesen Vorrichtungstypen gehören Massenglas- bzw. Rohglas-Laser (Engl.: bulk glass lasers), planare Laser, planare optische Wellenleiter-Verstärker und Faserlaser und -verstärker, sind jedoch nicht hierauf beschränkt. Die Beschreibung der nachfolgenden Erfindung mit Bezug auf die optischen Vorrichtungen, die aus der erfindungsgemäßen Glaszusammensetzung aufgebaut sind, ist der Einfachheit halber auf planare optische Verstärker beschränkt. Der Fachmann erkennt jedoch die Anwendbarkeit der erfindungsgemäßen Glaszusammensetzung auf andere Typen der oben erwähnten optischen Vorrichtungen.
  • Überdies sind Wellenleiter-Herstellungsverfahren, wie beispielsweise Ionenaustausch, Sputtern, Flammenhydrolyse und chemische Gasphasenabscheidung gut in der Literatur beschrieben und brauchen hier für ein Verständnis der Erfindung durch einen Fachmann nicht beschrieben werden. U.S. Patent Nummer 5,128,801 (Jansen et al.) beschreibt beispielsweise einen planaren Verstärker mit einem Wellenleiterweg, der in einen Glaskörper integriert ist. Der Glaskörper ist mit einem optisch aktiven Material dotiert, wie beispielsweise einem Seltenerdmetalloxid. Das zu verstärkende. Signal wird durch den Wellenleiter transmittiert, die Pumpleistung wird an einem Ende in den Wellenleiter eingekoppelt, und ein verstärktes Signal wird dem Wellenleiter an dem anderen Ende des Wellenleiters entnommen. Erbium ist ein bevorzugtes optisch aktives Dotierungsmittel für optische Signalverstärkungsvorrichtungen, da es unter anderem ein Fluoreszenzspektrum aufweist, welches leicht das dritte 1550 nm Niederverlust- Telekommunikationsfenster umschließt und in einem Glaswirt eine lange Lebenszeit im angeregtem Zustand aufweist.
  • Eine ideale optische Verstärkungsvorrichtung weist eine kurze Länge auf, eine hohe Verstärkungseffizienz (dB/mWPump) und einen großen Verstärkungskoeffizienten (dB/cm). Ein beschränkender Faktor für die Leistungsfähigkeit von Erbium-dotierten Verstärkern ist der Glaswirt, dessen Zusammensetzung die Lebenszeit der Er³&spplus;-Ionen im angeregtem Zustand, die Absorptions- und Emissions-Querschnittsbereiche der Er³&spplus;-Ionen und deren Bandbreite beeinflusst. Weiterhin beeinflusst die Konzentration an Erbium im Wirtsglas die Verstärkungsleistung beträchtlich. Beispielsweise kann sogar bei Konzentrationen bis zu 100 ppm herunter in einer Erbium-dotierten Siliziumdioxid-Faser ein Phänomen, welches als "Energietransfer auf Umwandlung" (engl.: energy transfer up conversion) bezeichnet wird, die Populationsinversion aufgrund des Clusterns von Er³&spplus;-Ionen und den sich ergebenden Energietransfer zwischen diesen geclusterten Bereichen quenchen. Obwohl die Effekte des "Energietransfer auf Umwandlung" durch Verminderung der Erbium-Konzentration und Steigerung der Verstärkerlänge vermindert werden können, steht dies im Gegensatz zu den oben erwähnten, gewünschten Verstärkereigenschaften. Beispielsweise wurde von Nykolak et al., "System evaluation of an Er³&spplus;-doped planar waveguide amplifier" IEEE Photon. Technol. Lett., 5, Seiten 1185-1187, (1993), berichtet, dass Er³&spplus;-Konzentrationen bis zu 10000 ppm in einem 4,5 cm planaren Wellenleiter-Verstärker nur eine Leistungsverstärkung von 15 dB für 280 mW bei 980 nm Pumpleistung erzeugte. Überdies beobachteten wir in einem 4 cm Tl&spplus;-Ionen-ausgetauschten Wellenleiter-Verstärker, umfassend Corning B1664 Borsilikat-Wirtsglas, welches mit 0,5 Gewichtsprozent Er&sub2;O&sub3; dotiert Ist und welches mit 110 mW einer 973 nm Pumpleistung bepumpt wurde, eine optimale Leistung von 3 dB Netto- bzw. Gesamt-Verstärkung.
  • Dem gemäß besteht ein anerkanntes Bedürfnis nach einer Glaszusammensetzung, die zur Verwendung zur Herstellung einer optischen Verstärkervorrichtung der hier beschriebenen Typen geeignet ist, welche die bekannten Nachteile von Phosphatgläsern sowie andere Überlegungen wie die oben beschriebenen, die von einem Fachmann auf dem Gebiet der Glas- und optischen Vorrichtungen erkannt werden, vermeiden, und welche die Vorteile hinsichtlich der Spektroskopie und der Herstellung, die mit Phosphat enthaltenden Gläsern verbunden werden, ohne die bekannten Nachteile von Phosphorsilikat-Glaszusammensetzungen bereitstellt.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert und/oder werden teilweise aus der Beschreibung klar und/oder können aus der Durchführung der Erfindung erfahren werden. Die Ziele und andere Vorteile der Erfindung werden mit der Vorrichtung und den Zusammensetzungen hiervon realisiert und erreicht, wie besonders in der schriftlichen Beschreibung und den Ansprüchen sowie in den beiliegenden Zeichnungen hervorgehoben ist.
  • Die vorliegende Erfindung weist daher als ersten Gegenstand eine phosphatfreie, Er/Yb co-dotierte Borsilikatglas-Zusammensetzung auf, wobei die Glaszusammensetzung umfasst:
  • auf 100 Gewichtsanteile, die wie folgt zusammengestellt sind:
  • - 60 bis 70 Gewichtsteile SiO&sub2; oder SiO&sub2; + GeO&sub2;, wobei SiO&sub2; immer mehr als 40 Gewichtsanteile darstellt, (vorzugsweise 65 bis 68 Gewichtsteile SiO&sub3; oder SiO&sub3; + GeO&sub2;),
  • - 8 bis 12 Gewichtsteile B&sub2;O&sub3; (vorzugsweise 11 bis 12 Gewichtsteile B&sub2;O&sub3;),
  • - 10 bis 25 Gewichtsteile M&sub2;O, wobei M&sub2;O mindestens ein Alkalimetalloxid ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus den Oxiden: Na&sub2;O, welches bei 0 bis 20 Gewichtsteilen liegt, K&sub2;O, welches bei 0 bis 20 Gewichtsteilen liegt und Li&sub2;O, welches bei 0 bis 10 Gewichtsteilen liegt,
  • - 0 bis 3 Gewichtsteile BaO (vorzugsweise 0 bis 1 Gewichtsteile BaO),
  • - 0,01 bis 5 Gewichtsteile Er&sub2;O&sub3; (vorzugsweise 0,5 bis 3 Gewichtsteile Er&sub2;O&sub3;),
  • - 0,1 bis 12 Gewichtsteile Yb&sub2;O&sub3; (vorzugsweise 1 bis 10 Gewichtsteile Yb&sub2;O&sub3;) und von 0 bis weniger als 5 Gewichtsteile F;
  • wobei die Boratome in tetraedrischer räumlicher Anordnung enthalten sind (für eine B&sub2;O&sub3;-Konzentration von weniger als 12%), welche dafür bekannt ist, dass sie die Lebenszeit des Er³&spplus; &sup4;I13/2 metastabilen Zustands erhöht.
  • Die Glaszusammensetzungen dieser Erfindung, wie die oben charakterisierten, sind original, immer nahe an Borsilikatgläsern des Stands der Technik wie den angegebenen Corning B1664 oder Schott BK-7, sind dafür bekannt, dass sie leicht zu verarbeiten und zu schmelzen sind, sind relativ preiswert herzustellen, zuverlässig, beständig gegenüber Chemikalien und unempfindlich gegenüber Feuchtigkeit.
  • Die Glaszusammensetzungen dieser Erfindung basieren auf Siliziumdioxid. Dennoch kann Germanium (ein anderes Element der Gruppe IV des Periodensystems der Elemente) teilweise für Silizium ausgetauscht sein, wobei ein gleichwertiges Ergebnis erhalten wird, was den Fachmann nicht überrascht. Der Eingriff von Germaniumoxid kann bemerkbar eine leichte Zunahme des Brechungsindexes ermöglichen. Solche Glaszusammensetzungen dieser Erfindung enthalten:
  • - entweder 60 bis 70 Gewichtsteile Siliziumdioxid (SiO&sub2;),
  • - oder 60 bis 70 Gewichtsteile SiO&sub2; + GeO&sub2;, wobei Siliziumdioxid immer mehr als 40 Gewichtsteile des SiO&sub2; + GeO&sub2;-Gemischs darstellt.
  • Die Zusammensetzung dieser Erfindung gewährleistet, dass die Boratome eine tetraedrische räumliche Anordnung aufweisen, um ein Quenchen der Populationsinversion zu vermeiden, während die Alkalioxide in den angegebenen Anteilen eine Glasschmelze unterstützen und einen Brechungsindex von ungefähr 1,5 beibehalten, was im wesentlichen der gleiche ist, wie der von Siliziumdioxid.
  • Fluor, F, greift vorteilhaft ein zur Verbesserung des Schmelzens und Läuterns des Glases, zur Modifizierung des Brechungsindex des Glases und zur Verbesserung der Austauscheigenschaften der Ionen der Zusammensetzung. Bei einer Einbeziehung des Fluors in Mengen größer als den empfohlenen (≥5 Gewichtsteile für 100 Gewichtsteile an [SiO&sub2; + GeO&sub2; + B&sub2;O&sub3; + M&sub2;O + BaO + Er&sub2;O&sub3;]) besteht die Tendenz, dass das Glas trübe wird. Es zeigte sich, dass der Eingriff des Fluors ab 0,1 Gewichtsteilen vorteilhaft ist.
  • Die Gegenwart von Ytterbium (Yb&sub2;O&sub3;) in der angegebenen Menge erhöht den Gehalt der Inversion Er³&spplus;-Ionen für eine gegebene Pumpleistung, und Yb gewährleistet neben der Tatsache, dass es eine starke Absorption bei 980 nm aufweist, einen effizienten Energietransfer zu den Er³&spplus;-Ionen, wenn die Konzentrationen der Co- Dotierungsmittel ausreichend hoch sind. Überdies scheinen höhere Erbium-Gehalte in Gegenwart von Ytterbium möglich zu sein, was offensichtlich auf einer verminderten Clusterung der Er³&spplus;-Ionen in Gegenwart von Ytterbium beruht.
  • Gemäß einer bevorzugen Ausführungsform der Erfindung enthält die Glaszusammensetzung BaO und M&sub2;O in Anteilen, wie beispielsweise:
  • [BaO + 0,5 (Li&sub2;O + Na&sub2;O + K&sub2;O)] beträgt von 5 bis 12 Gewichtsteilen der 100 Gewichtsteile [SiO&sub2; + GeO&sub2; + B&sub2;O&sub3; + M&sub2;O + BaO + Er&sub2;O&sub3;].
  • Elemente wie beispielsweise Sb&sub2;O&sub3; und/oder As&sub2;O&sub3; können ebenfalls für Läuterungszwecke und/oder zur Erhöhung der Löslichkeit des Erbiums in der Zusammensetzung in einer Gesamtmenge bis zu 2 Gewichtsteilen vorhanden sein, für 100 Gewichtsteile an [SiO&sub2; + GeO&sub2; + B&sub2;O&sub3; + M&sub2;O + BaO + Er&sub2;O&sub3;].
  • Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist zum Zwecke der Optimierung der Thalliumionen-Austauschfähigkeitseigenschaften der Zusammensetzung das molare Verhältnis K/Na größer als eins (1) zur Herstellung eines stark beschränkten und hochindexigen Wellenleiters.
  • Gemäß noch einem anderen Aspekt der Erfindung weisen die Glaszusammensetzungen dieser Erfindung vorteilhaft einen Brechungsindex von ungefähr 1,5 auf.
  • Diese Zusammensetzungen der Erfindung können auf perfekte Weise bequem als Laser oder optische Verstärker eingesetzt werden. Deren Verwendung für diese Zwecke bildet einen anderen Gegenstand dieser Erfindung. Ähnlich betrifft die vorliegende Erfindung optische Vorrichtungen, welche einen Wellenleiter in ihrer Struktur aufweisen, wobei der Wellenleiter eine Glaszusammensetzung dieser Erfindung aufweist. Klassisch besitzt der Wellenleiter einen Kern und einen Mantel bzw. eine Umhüllung. Charakteristischerweise ist/sind der Kern bzw. der Kern und der Mantel aus einer Glaszusammensetzung dieser Erfindung. Gemäß einer Ausführungsvariante sind die Oxide Er&sub2;O&sub3; und Yb&sub2;O&sub3; nur im wesentlichen in dem. Kern einer solchen Vorrichtung dieser Erfindung anwesend.
  • Optische Vorrichtungen dieser Erfindung können insbesondere aus Faser- oder planaren Wellenleitern bestehen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist auch beabsichtigt, dass im Fall einer optischen Signalverstärkungs-Vorrichtung, die Vorrichtung ein oder mehrere passive Bereiche zur Beobachtung oder zur Vielfachübertragung erfordern kann, beispielsweise zusätzlich zu einem optischen Signalverstärkerbereich. Die passiven Bereiche sind von einer sehr ähnlichen oder identischen Zusammensetzung wie der des aktiven Bereichs, ausgenommen, dass keine optischen Signalverstärker-Dotierungsmittel, wie, beispielsweise Erbium und Ytterbium Teil der Zusammensetzung des passiven Bereichs sind. Die Einbeziehung optischer Signalverstärkungs-Dotierungsmittel in den passiven Bereich könnte zu Absorptionsverlusten führen, die durch die Pumpstrahlung nicht überwunden werden. Es ist vorteilhaft, wenn der Brechungsindex durch eine gesamte monolithische bzw. aus einem Stück bestehenden Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform weitgehend einheitlich entlang der verschiedenen Bereiche ist, um irgendwelche Reflektionen an den Grenzflächen zwischen zwei Bereichen der erhaltenen monolithischen Vorrichtung zu vermeiden. Ein Aspekt dieser Ausführungsform beinhaltet, dass der passive Bereich mit einer transparenten seltenen Erde, d. h. Lanthanium, dotiert ist, um den Brechungsindex der Teile der Vorrichtung, die nicht mit Erbium oder anderen optischen Signalverstärkungs-Dotierungsmitteln dotiert sind, einzustellen.
  • Gemäß dieser Ausführungsform beinhaltet die Erfindung monolithische optische Vorrichtungen, einschließlich Wellenleiter, die einen Kern und einen Mantel besitzen, umfassend einen passiven nicht optische Signale verstärkenden Bereich und einen aktiven optische Signale verstärkenden Bereich, wobei die Vorrichtungen durch eine phosphatfreie Borsilikatglas-Zusammensetzung gekennzeichnet sind, welche Brechungsindices aufweist, die im wesentlichen einheitlich durch die ganzen jeweiligen Kerne und Mäntel der aktiven und passiven Bereiche sind, wobei die Glaszusammensetzungen des passiven Bereichs umfasst:
  • - 60 bis 70 Gewichtsteile SiO&sub2; oder SiO&sub2; + GeO&sub2;, wobei SiO&sub2; immer mehr als 40 Gewichtsteile ausmacht,
  • - 8 bis 12 Gewichtsteile B&sub2;O&sub3;,
  • - 10 bis 25 Gewichtsteile M&sub2;O, wobei M&sub2;O wie zuvor definiert ist,
  • - 0 bis 3 Gewichtsteile BaO und
  • - 0 bis weniger als 5 Gewichtsteile F für 100 Gewichtsteile an [SiO&sub2; + GeO&sub2; + B&sub2;O&sub3; + M&sub2;O + BaO];
  • ausgenommen jedoch eine wesentliche Gegenwart einer elementaren optische Signale verstärkenden Komponente; und wobei die Glaszusammensetzung des aktiven Bereichs für 100 Gewichtsteile, die wie folgt zusammengesetzt sind, aufweist:
  • - 60 bis 70 Gewichtsteile SiO&sub2; oder SiO&sub2; + GeO&sub2;, wobei SiO&sub2; immer mehr als 40 Gewichtsteile darstellt,
  • - 8 bis 12 Gewichtsteile B&sub2;O&sub3;,
  • - 10 bis 25 Gewichtsteile M&sub2;O, wobei M&sub2;O wie zuvor definiert ist,
  • - 0 bis 3 Gewichtsteile BaO,
  • - 0,01 bis 5 Gewichtsteile Er&sub2;O&sub3;,
  • - 0,1 bis 12 Gewichtsteile Yb&sub2;O&sub3; und von 0 bis weniger als 5 Gewichtsteile F;
  • wobei die Glaszusammensetzungen der passiven und aktiven Bereiche Boratome mit tetraedrischer räumlicher Anordnung bzw. tetraedrischer Koordination aufweisen.
  • Wie oben allgemein angedeutet weisen die Glaszusammensetzungen der aktiven und passiven Bereiche die folgenden Merkmale auf:
  • - [BaO + 0,5 (Li&sub2;O + Na&sub2;O + K&sub2;O)] sind von 5 bis 12 Gewichtsteilen anwesend (mit Bezug auf 100 Gewichtsteile [SiO&sub2; + GeO&sub2; + B&sub2;O&sub3; + M&sub2;O + BaO] für den passiven Bereich, und [SiO&sub2; + GeO&sub2; + B&sub2;O&sub3; + M&sub2;O + BaO + Er&sub2;O&sub3;] für den aktiven Bereich);
  • - sie enthalten mindestens eines der Oxide: Sb&sub2;O&sub3; und As&sub2;O&sub3; in einer Gesamtmenge, die bis zu 2 Gewichtsteile betragen kann, für 100 Gewichtsteile [SiO&sub2; + GeO&sub2; + B&sub2;O&sub3; + M&sub2;O + BaO] für den passiven Bereich und für 100 Gewichtsteile [SiO&sub2; + GeO&sub2; + B&sub2;O&sub3; + M&sub2;O + BaO + Er&sub2;O&sub3;] für den aktiven Bereich.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsformvariante liegen die Oxide Er&sub2;O&sub3; und Yb&sub2;O&sub2; in wesentlichen Anteilen nur in dem Kern des aktiven Bereichs vor.
  • Die vorliegende Erfindung stellt phosphatfreie Borsilikatglas- Zusammensetzungen bereit, die besonders bequem für die Herstellung optischer Vorrichtungen sind, die für die Verstärkung optischer Signale durch stimulierte Emission eingesetzt werden, umfassend insbesondere: Rohglas- bzw. Massenglas-Laser und Faser- und planare Wellenleiter-Laser und - Verstärker, wobei die Glaszusammensetzung einzigartige Eigenschaften aufweist, die eine erhöhte Verstärkungswirksamkeit und andere unten beschriebene Vorteile vermitteln.
  • Ein Merkmal der Glaszusammensetzung und Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Einbeziehung von bis zu 12 Gewichtsteilen von Ytterbiumoxid in Gegenwart relativ großer Mengen (bis zu 5 Gewichtsteilen) an Erbiumoxid. Die Borsilikatglas-Zusammensetzung der Erfindung beruht zu einem großen Teil auf unserer Entdeckung, dass die Co-Gegenwart von Ytterbium und Erbium in der Zusammensetzung in den hier beschriebenen Mengen für einen relativ hochwirksamen Energietransfer (50% oder mehr) zwischen dem angeregten Zustand des Ytterbiums und dem angeregten Zustand des Erbiums verantwortlich ist, wodurch eine verbesserte Pumpwirksamkeit und Leistungsfähigkeit erzeugt wird; im Vergleich zu solchen, die durch irgendwelche ähnlichen und bekannten Zusammensetzungen erzeugt werden, welche ein einziges fluoreszierendes Dotierungsmittel (z. B. Erbium) enthalten (s. anliegende Fig. 3). Überdies sind die Glaszusammensetzungen gemäß dieser Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass sie das Bor in tetraedrischer Koordination enthalten (für eine Konzentration von B&sub2;O&sub3; von weniger als 12%), wovon bekannt ist, dass diese die Lebenszeit des Er³&spplus; &sup4;I13/2 metastabilen Zustands verlängert. Überdies wurde eine verbesserte Pumpwirksamkeit in einem beispielhaften ionenausgetauschten planaren Wellenleiterverstärker erhalten, wenn die offenbarten Mengen an Ytterbium und Erbium in der Glaszusammensetzung vorlagen, offensichtlich aufgrund eines verminderten Clusterns der Erbiumionen.
  • Alkalimetalloxide, wie beispielsweise Na&sub2;C und/oder K&sub2;O und/oder Li&sub2;O, sind anwesend. Die Menge dieser einwertigen Oxide ist wichtig, um ein Glas zu erhalten, das leicht schmelzbar ist und von guter optischen Qualität ist, welches eine hohe Transmission aufweist und einen niedrigen Brechungsindex. Bariumoxid (BaO) liegt vorzugsweise in einem Anteil von weniger oder gleich 3 Gewichtsteilen als Netzwerkmodifizierer vor. Die Gegenwart von Bariumcxid ist im Allgemeinen von 0,1 Gewichtsteilen an vorteilhaft. Gegenwärtig besteht ein Widerwillen, andere Netzwerkmodifizierer in die Zusammensetzung einzubeziehen, wie beispielsweise Ca oder Mg, aufgrund der Gefahr einer Phasentrennung in dem Glas.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Glaszusammensetzung dieser Erfindung sollte (M&sub2;O + RO), wobei M Li, Na oder K bedeutet und R Ba bedeutet, so sein, dass BaO + (0,5) (Li&sub2;O + Na&sub2;O + K&sub2;O)] 5 bis 12 Gewichtsteile darstellt, für 100 Gewichtsteilen an [SiO&sub2; + GeO&sub2; + B&sub2;O&sub3; + M&sub2;O + BaO + Er&sub2;O&sub3;].
  • Während die meisten der nachfolgenden beispielhaften Glaszusammensetzungen der Erfindung K/Na in einem Verhältnis von ungefähr 0,9 enthalten, wurden bestimmte für einen Thalliumionenaustausch optimiert und weisen ein molares K/Na-Verhältnis größer als 1 auf, wie beispielsweise in der Zusammensetzung von Beispiel VIII von Tabelle 3.
  • Die beiliegenden Zeichnungen sind enthalten, um ein besseres Verständnis der Erfindung zu gewährleisten. Sie werden einbezogen und stellen einen Teil dieser Beschreibung dar. Die Zeichnungen zeigen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erklärung der Prinzipien der Erfindung.
  • Die Zeichnungen bestehen aus den Fig. 1 bis 4, wie folgt:
  • - Fig. 1 zeigt ein Diagramm der Netto- bzw. Gesamt- Leistungsverstärkung (dB) (auf der Ordinate) gegenüber der Pumpleistung (mW) (auf der Abszisse) bei 973 nm für eine 3,8 cm lange Wellenleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, d. h. mit einer Glaszusammensetzung wie in Beispiel A beschrieben und mit der in Beispiel III in Tabelle 3 angegebenen Glaszusammensetzung;
  • - Fig. 2 ist eine ähnliche grafische Darstellung wie die in Fig. 1, die ein Diagramm der Netto-Verstärkung (dB) gegenüber der Pumpleistung (mW) bei 973 nm für eine 3,8 cm lange Wellenleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wie in Beispiel B zeigt, und welche die Glaszusammensetzung wie in Beispiel IV von Tabelle 3 angegeben aufweist;
  • - Fig. 3 zeigt die gemessene Netto-Verstärkung (dB) als Funktion der Länge eines planaren Wellenleiterverstärkers der Erfindung für vier verschiedene Anteile der Co-Dotierungsmittel: Er&sub2;O&sub3; und Yb&sub2;O&sub3;, ausgedrückt in Gewichtsteilen (siehe später);
  • - Fig. 4 zeigt eine perspektivische schematische Ansicht einer monolitischen optischen Vorrichtung, welche einen Wellenleiterbereich aufweist, in welchem die Vorrichtung einen passiven, ein optisches Signal nicht verstärkenden Bereich und einen aktiven, einen optisches Signal verstärkenden Bereich, aufweist.
  • Tabelle 1 zeigt die wesentlichen Bestandteilmengen der Glaszusammensetzungen der Erfindung. Tabelle 2 im Anschluss definiert engere, bevorzugte Bereiche der Glaszusammensetzungen. Tabelle 3 zeigt beispielhafte Zusammensetzungen, einschließlich solcher, bei denen wir eine verbesserte Leistungsfähigkeit eines planaren Wellenleiterverstärkers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beobachtet haben, im Vergleich zu einer Vorrichtung, die mit einem einzigen Bestandteil dotiert ist, und die unter den gleichen Bedingungen betrieben wird. Die Zusammensetzungen sind in Gewichtsteilen angegeben, wobei Yb&sub2;O&sub3; und Fluor F (vorliegend als Natrium-Fluorsilikat oder Kalium-Fluorsilikat) wie oben angegeben in Gewichtsteilen angegeben sind, für 100 Gewichtsteile der Zusammensetzung [SiO&sub2; + GeO&sub2; + B&sub2;O&sub3; + M&sub2;O + BaO + Er&sub2;O&sub3;]. Die angegebenen Mengen geben die Gewichtsteile vor dem Schmelzen der Zusammensetzungen an. Beispiel VI ist ein trübes Glas, welches aufgrund der hohen Fluorkonzentration keinen Bestandteil im Zusammenhang dieser Erfindung bildet. Die Gegenwart von Fluor, bevorzugt in der Form von Natrium-Fluorsilikat oder Kalium- Fluorsilikat ist jedoch von Vorteil zum Schmelzen und Läutern, zur Index-Einstellung, und sie erlaubt die Erhöhung der Ionenaustauschfähigkeitseigenschaften der Ionen der Zusammensetzungen dieser Erfindung.
    • Tabelle 1
  • Zusammensetzungen der Erfindung:
  • - 0,1 bis 12 Gewichtsanteile Yb&sub2;O&sub3;,
  • - 0 bis weniger als 5 Gewichtsanteile F, für 100 Gewichtsteile, zusammengesetzt aus:
  • - 60 bis 70 Gewichtsteile SiO&sub2; oder SiO&sub2; + GeO&sub2;, wobei SiO&sub2; immer mehr als 40 Gewichtsteile darstellt,
  • - 8 bis 12 Gewichtsteile B&sub2;O&sub3;,
  • - 10 bis 25 Gewichtsteile M&sub2;O, wobei M&sub2;O mindestens ein Alkalimetalloxid ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus den Oxiden: Na&sub2;O, vorliegend mit 0 bis 20 Gewichtsteilen, K&sub2;O vorliegend mit 0 bis 20 Gewichtsteilen und Li&sub2;O, vorliegend mit 0 bis 10 Gewichtsteilen,
  • - 0 bis 3 Gewichtsteile BaO,
  • - 0,01 bis 5 Gewichtsteile Er&sub2;O&sub3;,
  • wobei das Borelement in einer tetraedrischen räumlichen Koordination vorliegt.
    • Tabelle 2
  • Besonders bevorzugte Zusammensetzungen der Erfindung:
  • - 1 bis 10 Gewichtsteile Yb&sub2;O&sub3;,
  • - 0 bis weniger als 5 Gewichtsteile F, für 100 Gewichtsteile, zusammengesetzt aus:
  • - 65 bis 68 Gewichtsteile SiO&sub2; oder SiO&sub2; + GeO&sub2;, wobei SiO&sub2; immer mehr als 40 Gewichtsteile darstellt,
  • - 11 bis 12 Gewichtsteile B&sub2;O&sub3;,
  • - 10 bis 25 Gewichtsteile M&sub2;O, wobei 1420 mindestens ein Alkalimetalloxid ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus den Oxiden: Na&sub2;O, vorliegend mit 0 bis 20 Gewichtsteilen, K&sub2;O vorliegend mit 0 bis 20 Gewichtsteilen und Li&sub2;O, vorliegend mit 0 bis 10 Gewichtsteilen,
  • - 0 bis 1 Gewichtsteile BaO,
  • - 0,5 bis 3 Gewichtsteil Er&sub2;O&sub3;, wobei [Bao + 0,5 (Li&sub2;O + Na&sub2;O + K&sub2;O)] 5 bis 12 Gewichtsanteile der 100 Gewichtsteile darstellt. Tabelle 3 Beispiele der Zusammensetzungen der Erfindung*: (Zusammensetzungen in Gewichtsteilen angegeben)
  • * Σ (SiO&sub2; + BaO + B&sub2;O&sub3; + Na&sub2;O + K&sub2;O + Er&sub2;O&sub3;) = 100 ± 0,3 Gewichtsteile.
  • ** Die Zusammensetzung von Beispiel VI bildet keinen Teil im Zusammenhang dieser Erfindung (trübes Glas).
  • Eine beispielhafte Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wurde hergestellt, indem zunächst eine wie oben definierte Glaszusammensetzung geschmolzen wurde und daraus mit in der Glastechnik bekannten Verfahren ein Substrat gebildet wurde. Das Substrat wurde gemäß herkömmlicher photolithografischer Praxis selektiv maskiert, um einen Wellenleiterbereich, vorzugsweise 2 Mikrometer bis 5 Mikrometer in der Breite, zu definieren. Das maskierte Substrat wurde anschließend einem reinen Thalliumsalzbad ausgesetzt, um Natrium- und/oder Kaliumionen und/oder Lithiumionen durch Thalliumionen auszutauschen. Das Salzbad wies eine Temperatur von ungefähr 400ºC auf und die Behandlung in dem Bad dauerte ungefähr 1,5 Stunden, was ausreichend war, um einen ionenausgetauschten Wellenleiterbereich in der behandelten Oberfläche des Glassubstrats zu bilden. Das Verfahren wurde wahlweise in Gegenwart eines angelegten elektrischen Feldes durchgeführt.
  • Anschließend wurde ein zweiter Ionenaustausch ausgeführt, um den Wellenleiterbereich tiefer in das Substrat abzusenken, umfassend die Schritte des Inkontaktbringens des maskierten Glassubstrats mit einer Salzschmelze, die 95% Kaliumionen und 5% Natriumionen enthielt, bei einer Temperatur von ungefähr 450ºC für ungefähr eine Stunde. Das abgesenkte Glassubstrat wurde einem elektrischen Strom von ungefähr 30 mA ausgesetzt.
    • Beispiele für Vorrichtungen der Erfindung Beispiel A
  • Eine planare Wellenleitervorrichtung zur Verstärkung eines optischen Signals gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wurde wie oben beschrieben konstruiert. Deren Glas wies eine Zusammensetzung wie in Beispiel III in Tabelle 3 angegeben auf. Der Wellenleiter war 3,8 cm lang und wurde bei 973 nm mit einer Pumpleistung von 110 mW bepumpt. Es wurde eine Nettoverstärkung von 6,1 dB gemessen, wie in Fig. 1 gezeigt ist.
    • Beispiel B
  • Eine planare Wellenleitervorrichtung zur Verstärkung eines optischen Signals gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wurde wie oben beschrieben konstruiert. Deren Glas wies die in Beispiel IV in Tabelle 3 angegebene Zusammensetzung auf. Der Wellenleiter war 3,8 cm lang und wurde bei 973 nm mit einer Pumpleistung von 110 mW bepumpt. Es wurde eine Netto - Verstärkung von 8 dE gemessen, wie in Fig. 2 gezeigt ist.
  • Die in diesen nicht einschränkenden Beispielen angegebenen Werte müssen mit denen verglichen werden, die mit unserem besten planaren Wellenleiterverstärker erhalten werden, der nur mit einem einzigen Element (Erbium) dotiert war, welcher 0,5 Gewichtsprozent Erbiumoxid und kein Ytterbiumoxid enthielt, und welcher bei einer Bepumpung bei 973 nm mit 100 mW Pumpleistung eine Nettoverstärkung von 3 dB aufwies.
  • Eine monolithische optische Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist schematisch in Fig. 4 gezeigt. Die Vorrichtung beinhaltet einen passiven, einen ein optisches Signal nicht verstärkenden Bereich 80 und einen aktiven, ein optisches Signal verstärkenden Bereich 90, die verschmolzen (F) oder durch irgendein dem Fachmann bekanntes Verbindungsverfahren miteinander verbunden sind, und das hier nicht weiter erklärt werden braucht. Die Zusammensetzungen des passiven Bereichs 80 und des aktiven Bereichs 90 sind sehr ähnlich, wenn nicht weitgehend identisch, mit der Ausnahme, dass der passive Bereich nicht ein optisches Signal verstärkendes Dotierungsmittel, wie beispielsweise Erbium aufweist, während der aktive Bereich 90 eine wie in der Beschreibung der vorliegenden Erfindung beschriebene Zusammensetzung aufweist, der daher Co-Dotierungsmittel Erbium und Ytterbium aufweist. Der passive Bereich 80 kann mit einem transparenten Seltenerdelement z. B. Lanthan, dotiert sein, um den Brechungsindex des passiven Bereichs 80 und des aktiven Bereichs 90 weitgehend identisch zu machen, um eine unerwünschte Reflexion an der Grenzfläche zwischen den zwei Bereichen zu vermeiden. Die Vorrichtung beinhaltet ein Substratteil 101 hergestellt beispielsweise aus Siliziumdioxid oder Silizium mit einem Brechungsindex, der als ns bezeichnet ist, einen Wellenleiterbereich 103 mit einer Glaszusammensetzung gemäß der hier beschriebenen Erfindung. Der aktive Bereich 91 des Wellenleiterbereichs 103 enthält die verstärkenden Seltenerd-Dotierungsmittel, während der passive Bereich 93 des Wellenleiterbereichs 103 das optische Signale verstärkende Dotierungsmittel nicht enthält. Die Vorrichtung wird anschließend mit einer Schicht 105 umhüllt, mit einem Material mit einem Brechungsindex ncl kleiner als nc.
  • Gemäß einem bevorzugten Aspekt dieser Ausführungsform weist das Substrat 101 eine darauf abgelagerte Wellenleiterschicht 103 auf, wobei die Wellenleiterschicht 103 die Er/Yb-enthaltende Glaszusammensetzung ist, die hier beschrieben ist. Durch bekannte Lithographie- und Ätzverfahren werden die Wellenleiterkerne in der Schicht 103 gebildet, worin die das optische Signal verstärkenden Dotierungsmittel, die in der hier beschriebenen Zusammensetzung enthalten sind, vorliegen. Die Vorrichtung wird anschließend mit einem anderen Material umhüllt, das nicht Erbium-dotiert ist, um das optische Signal in den Wellenleiterbereich einzuschließen. In dieser Ausführungsform ist wünschenswert, dass die (hier beschriebene) erfinderische Glaszusammensetzung nur in kritischen Bereichen einer monolithischen Vorrichtung gemäß dieser Erfindung vorliegen sollte.
  • Es wurde eine Familie phosphatfreier Borsilikatglas- Zusammensetzungen und optische Vorrichtungen, die hieraus hergestellt sind, beschrieben. Dem Fachmann ist klar, dass verschiedene Abwandlungen und Variationen an den Vorrichtungen und Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Es ist daher beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung diese Abwandlungen und/oder Variationen abdeckt, vorausgesetzt, dass sie im Umfang der anliegenden Ansprüche liegen und/oder Äquivalente der beanspruchten Mittel darstellen.

Claims (14)

1. Phosphatfreie, Er/Yb co-dotierte Borsilikatglas- Zusammensetzung, die pro 100 Gewichtsteile, die wie nachfolgend zusammengestellt sind, Folgendes umfasst:
- 60 bis 70 Gewichtsteile SiO&sub2; oder SiO&sub2; + GeO&sub2;, wobei SiO&sub2; immer mehr als 40 Gewichtsteile repräsentiert,
- 8 bis 12 Gewichtsteile B&sub2;O&sub3;,
- 10 bis 25 Gewichtsteile M&sub2;O, wobei M&sub2;O zumindest ein Alkalimetalloxid ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus den folgenden Oxiden besteht: Na&sub2;O, das zwischen 0 bis 20 Gewichtsteilen liegt, K&sub2;O, das zwischen 0 und 20 Gewichtsteilen liegt und Li&sub2;O, das zwischen 0 und 10 Gewichtsteilen liegt,
- 0 bis 3 Gewichtsteile BaO,
- 0,01 bis 5 Gewichtsteile Er&sub2;O&sub3;,
- von 0,1 bis 12 Gewichtsteile Yb&sub2;O&sub3; und von 0 bis weniger als 5 Gewichtsteile F;
und innerhalb der die Boratome eine tetraedrische räumliche Koordination aufweisen.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb dieser: [BaO + 0,5 (Li&sub2;O + Na&sub2;O + K&sub2;O)] von 5 bis 12 Gewichtsteile der 100 Gewichtsteile von [SiO&sub2; + GeO&sub2; + B&sub2;O&sub3; + M&sub2;O + BaO + Er&sub2;O&sub3;] repräsentiert.
3. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie pro 100 Gewichtsteile, die wie nachfolgend zusammengestellt sind, Folgendes umfasst:
- 65 bis 68 Gewichtsteile SiO&sub2; oder SiO&sub2; + GeO&sub2;, wobei SiO&sub2; stets mehr als 40 Gewichtsteile repräsentiert,
- 11 bis 12 Gewichtsteile B&sub2;O&sub3;,
- 10 bis 25 Gewichtsteile M&sub2;O,
- 0 bis 1 Gewichtsteil BaO,
- 0,5 bis 3 Gewichtsteile Er&sub2;O&sub3;, von 1 bis 10 Gewichtsteile Yb&sub2;O&sub2; und von 0 bis weniger als 5 Gewichtsteile F.
4. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin zumindest eines der folgenden Oxide einschließt: Sb&sub2;O&sub3; und As&sub2;O&sub3; in einer Gesamtmenge, die bis zu 2 Gewichtsteile für 100 Gewichtsteile von [SiO&sub2; + GeO&sub2; + B&sub2;O&sub3; + M&sub2;O + BaO + Er&sub2;O&sub3;] repräsentiert.
5. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein Molverhältnis von: K/Na > 1.
6. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Brechungsindex von ungefähr 1,5 besitzt.
7. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die zur Verwendung als Laser oder als optischer Verstärker geeignet ist.
8. Optische Vorrichtung, die einen Wellenleiter mit einem Kern und einer Umhüllung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Kern des Wellenleiters eine Glaszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ist.
9. Optische Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxide Er&sub2;O&sub3; und Yb&sub2;O&sub3; im Wesentlichen nur im Kern vorliegen.
10. Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, die einen Faser-Wellenleiter oder einen planaren Wellenleiter umfasst.
11. Monolithische optische Vorrichtung, die einen Wellenleiter einschließt, der einen Kern und eine Umhüllung besitzt, mit einem optische Signale nicht verstärkenden passiven Abschnitt und einem optische Signale verstärkenden aktiven Abschnitt, wobei die Vorrichtung durch eine phosphatfreie Borsilikatglaszusammensetzung gekennzeichnet ist, die im Wesentlichen gleichförmige Brechungsindizes jeweils in den gesamten Kernen und Umhüllungen der passiven und aktiven Abschnitte aufweist, wobei die Glaszusammensetzung des passiven Abschnitts Folgendes umfasst:
- von 60 bis 70 Gewichtsteile SiO&sub2; oder SiO&sub2; + GeO&sub2;, wobei SiO&sub2; stets mehr als 40 Gewichtsteile repräsentiert,
- von 8 bis 12 Gewichtsteile B&sub2;O&sub3;,
- von 10 bis 25 Gewichtsteile M&sub2;O, wobei M&sub2;O so wie in Anspruch 1 definiert ist,
- von 0 bis 3 Gewichtsteile BaO und
- von 0 bis weniger als 5 Gewichtsteile F pro 100 Gewichtsteile [SiO&sub2; + GeO&sub2; + B&sub2;O&sub3; + M&sub2;O + BaO];
jedoch ausgenommen die substantielle Gegenwart eines optischen Signalverstärkungs- Elementarbestandteils;
und wobei die Glaszusammensetzung des aktiven Abschnittes pro 100 Gewichtsteile, die wie nachfolgend zusammengestellt sind, Folgendes umfasst:
- 60 bis 70 Gewichtsteile SiO&sub2; oder SiO&sub2; + GeO&sub2;, wobei SiO&sub2; jeweils mehr als 40 Gewichtsteile repräsentiert,
- 8 bis 12 Gewichtsteile B&sub2;O&sub3;,
- 10 bis 25 Gewichtsteile M&sub2;O, wobei M&sub2;O wie in Anspruch 1 definiert ist,
- 0 bis 3 Gewichtsteile BaO,
- 0,01 bis 5 Gewichtsteile Er&sub2;O&sub3;, von 0,1 bis 12 Gewichtsteile Yb&sub2;O&sub3; und von 0 bis weniger als 5 Gewichtsteile F;
wobei die Glaszusammensetzungen der passiven und aktiven Abschnitte die Boratome in einer tetraedrischen räumlichen Koordination enthalten.
12. Optische Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Glaszusammensetzungen: [BaO + 0,5 (Li&sub2;O + Na&sub2;O + K&sub2;O)] von 5 bis 12 Gewichtsteilen bezüglich den 100 Gewichtsteilen [SiO&sub2; + GeO&sub2; + B&sub2;O&sub3; + M&sub2;O + BaO] für den passiven Abschnitt, [SiO&sub2; + GeO&sub2; + B&sub2;O&sub3; + M&sub2;O + BaO + Er&sub2;O&sub3;] für den aktiven Abschnitt, repräsentiert.
13. Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Glaszusammensetzungen weiterhin zumindest eines der folgenden Oxide umfassen: Sb&sub2;O&sub3; und As&sub2;O&sub3; in einer Gesamtmenge, die bis zu 2 Gewichtsteile für 100 Gewichtsteile von [SiO&sub2; + GeO&sub2; + B&sub2;O&sub3; + M&sub2;O + BaO] des passiven Abschnitts und für 100 Gewichtsteile von [SiO&sub2; + GeO&sub2; + B&sub2;O&sub3; + M&sub2;O + BaO + Er&sub2;O&sub3;] des aktiven Abschnittes repräsentiert.
14. Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxide Er&sub2;O&sub3; und Yb&sub2;O&sub3; im Wesentlichen nur im Kern des aktiven Abschnitts vorliegen.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2796637B1 (fr) * 1999-07-21 2002-06-07 Corning Inc Verre borosilicate ou aluminosilicate pour amplification optique
EP1162180B1 (de) * 2000-06-05 2007-01-24 Kabushiki Kaisha Ohara Optische Gläser die unter Betriebsbedingungen bei UV-Belichtung in Bezug auf ihren Brechungsindex möglichst stabil sind
WO2002053507A1 (fr) * 2000-12-28 2002-07-11 Bo Peng Verre pour fibres optiques ou guides d'ondes optiques, fibres optiques ou guides d'ondes optiques constitues d'un tel verre et amplificateur optique comprenant de tels elements
CN1325410C (zh) * 2004-12-17 2007-07-11 中国科学院上海光学精密机械研究所 铒镱共掺氧氟锗酸盐玻璃及其制备方法
US7280729B2 (en) 2006-01-17 2007-10-09 Micron Technology, Inc. Semiconductor constructions and light-directing conduits
US8218593B2 (en) 2008-07-24 2012-07-10 Alliant Techsystems Inc. Optical devices comprising doped glass materials, laser systems including such optical devices, and methods of forming such optical devices and laser systems
EP2574602B1 (de) * 2010-10-12 2017-09-06 Olympus Corporation Glas für eine glasfaser in einem lichtleiter
JP6061624B2 (ja) * 2012-11-02 2017-01-18 株式会社住田光学ガラス 透明結晶化ガラス
DE102013015934A1 (de) 2013-09-18 2015-03-19 Friedrich-Schiller-Universität Jena Seltenerd-dotierte Aluminosilicatgläser, insbesondere zur Verwendung als aktives Lasermaterial in Hochleistungs-Bulklasern

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL6914441A (de) * 1968-10-04 1970-04-07
US5039631A (en) * 1990-01-11 1991-08-13 Schott Glass Technologies, Inc. Strengthenable, high non-nd lanthanoid-containing glasses
US5128801A (en) * 1991-01-30 1992-07-07 Corning Incorporated Integrated optical signal amplifier
US5598491A (en) * 1994-08-23 1997-01-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical fiber amplifier and optical fiber transmission apparatus
US5537505A (en) * 1994-11-25 1996-07-16 Corning Incorporated Transparent glass-ceramics
US5483628A (en) * 1994-11-25 1996-01-09 Corning Incorporated Transparent glass-ceramics
JP3670434B2 (ja) * 1996-04-22 2005-07-13 ルーセント テクノロジーズ インコーポレーテッド 多段光ファイバ増幅器を有するシステム
US5659644A (en) * 1996-06-07 1997-08-19 Lucent Technologies Inc. Fiber light source with multimode fiber coupler

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