专利名称：一种碲酸盐玻璃及其应用的制作方法 掺铒光纤放大器EDFA(Er3+Doped Fiber Amplifier)是光纤通讯系统中的重要部件，其原理是利用铒离子在1520-1560区域(即C波段)的发光实现光传输信号的放大，这种放大方式替代了传统的光/电/光放大方式，实现了信号光的低噪声和高增益放大。当前，随着通信、信号处理及计算机网络向高容量、高速度方向发展，长距离传输系统对提高波分复用系统WDM(Wavelength Division Multiplexing)传输容量的需求日益增长。目前得到商业化的EDFA基本上都是以石英为基质的，这种石英基质的EDFA只能工作在C波段，为了增加WDM系统的传输容量，必须增加EDFA的放大带宽，使其由C波段向L波段(1570-1620nm)扩展。除此之外，其它稀土离子如Tm3+、Pr3+掺杂的基质材料由于能够实现光信号在S波段(1470-1510nm)范围的放大也引起了很大的重视。掺铒碲酸盐玻璃在光通讯第三窗口1.5um处具有较大的受激发射截面和较宽的荧光半高宽(FWHM＝65nm)，是替代掺铒石英光纤，实现宽带和高增益放大的理想材料，已成为光通信领域中宽带玻璃有源光纤研究的重要组成部分。但是，目前碲酸盐玻璃光纤普遍存在玻璃热力学稳定性较差，容易产生玻璃析晶或分相等微缺陷，导致玻璃光纤脆性大、易断裂等问题。碲酸盐玻璃材料的热力学稳定性好坏直接影响所拉制的光纤的机械强度及其内部光传输损耗的大小。所以，制备出具有良好光学性质和热稳定性的碲酸盐玻璃，是该类光纤放大器实用化的关键。
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种具有优异热力学稳定性质的新型碲酸盐玻璃，本发明可克服常规碲酸盐玻璃在热力学稳定性方面的不足。本发明的另一个目的在于将碲酸盐玻璃应用于光纤放大器及激光器方面。为达到上述目的，本发明采取了如下技术方案一种碲酸盐玻璃，以摩尔百分比计，包括如下物质TeO270～90ZnO 0～30Nb2O50～15铒、铥或钬的氧化物 0.01～10La2O30～5TiO20～5R2O 0～10GeO20～5MO 0～15；其中R为碱金属，如锂、钠或钾。M为碱土金属，如镁或钡。铒、铥或钬的氧化物，如氧化铒、氧化铥或氧化钬。作为一种优选，碲酸盐玻璃，以摩尔百分比计，包括如下物质TeO270～90ZnO0.1～25Nb2O50～15铒、铥或钬的氧化物 0.01～10La2O30～5TiO20～5
R2O 0～15GeO20～3MO 0～15；作为另外一种优选，碲酸盐玻璃，以摩尔百分比计，包括如下物质TeO270～90ZnO 0～30Nb2O50.1～15铒、铥或钬的氧化物0.01～10La2O30～5TiO20～5R2O 0～15GeO20～3MO0～15；作为最佳方案，碲酸盐玻璃，以摩尔百分比计，包括如下物质TeO270～90ZnO 1～20Nb2O51～10铒、铥或钬的氧化物0.01～8La2O31～5TiO21～5R2O 1～15GeO21～3MO 1～10；根据本发明的目的，该玻璃是以TeO2为玻璃形成体的系统，其组成范围为60～90mol％。玻璃中间体ZnO组成范围0～30mol％。玻璃中还含有组成范围为0～15mol％的Nb2O5+La2O3，0～5mol％TiO2用以提高玻璃的抗析晶能力和调整玻璃的膨胀系数和折射率。0～5mol％的GeO2，用以提高玻璃的成玻性能。另外，0～15mol％的R2O+MO用以调整玻璃的膨胀系数和软化温度。
为了尽可能减少玻璃原料中的杂质引起的损耗，玻璃制备所需原料均为分析纯(＞99.9％)。
玻璃熔制过程如下首先以常规方法按照一定的配比称取一定的混合料。碱金属和碱土金属以碳酸盐的形式引入，其它组分均以所述形式加入。混合料充分搅拌均匀，然后放入铂坩锅内，将坩锅放入800～900℃的硅碳棒电炉中进行熔制，熔制时间为30～60分钟。然后将制成的玻璃熔融液倒入事先预热的铁模上，待冷却后将玻璃在其转变温度附近退火至室温。
按上述配比所制得将碲酸盐玻璃应用于光纤放大器及激光器方面，可以取得较好的效果。
与已有技术相比，本发明具有如下有益效果本发明的新型碲酸盐玻璃具有优异的热稳定性，存在很宽的工作温度范围，所以在整个玻璃熔制和玻璃光纤拉丝过程中不出现玻璃的析晶和分相的现象。而且具有良好的机械强度，有利于玻璃光纤放大器和激光器用玻璃光纤的加工和制备。


图1为实施例1制得的碲酸盐玻璃的差热曲线(DAT曲线)。

以下结合具体实施例及说明书附图对本发明作进一步说明。
实施例1一种碲酸盐玻璃，以摩尔百分比计，包括如下物质TeO270
ZnO 20Nb2O58K2O 2玻璃的制备方法如说明书所述，为本发明技术领域中的常规技术，一般技术人员皆能较好掌握，以下实施例同。
实施例2碲酸盐玻璃，以摩尔百分比计，包括如下物质TeO290Nb2O510实施例3碲酸盐玻璃，以摩尔百分比计，包括如下物质TeO280ZnO 10Nb2O510实施例4碲酸盐玻璃，以摩尔百分比计，包括如下物质TeO270ZnO 8Nb2O55BaO 11Na2O4Li2O2。
表1为实施例1～4所制得的玻璃的物理性能参数
表1 图1是本发明碲酸盐玻璃和差热分析曲线与现有技术碱-锌-碲酸盐玻璃的差热曲线的对比图，升温速率为10℃/min。
图1中，曲线A是已知的碱-锌-碲酸盐玻璃的差热曲线，曲线B是本发明(实施例1制得)典型的铌-锌-碲酸盐的差热曲线。很明显，曲线B没有出现明显的析晶峰，因此，热力学稳定性指数较高。另外，将本发明碲酸盐玻璃玻璃在高于软化温度50℃的温度下保温3小时，玻璃未出现析晶现象，表明该玻璃的热力学稳定性良好，这是本发明典型而重要的特征。
本发明的新型碲酸盐玻璃，因其热稳定性的指标Tx-Tg值大于100℃，且析晶温度Tx对应的析晶峰很弱，热膨胀系数小，所以该玻璃系统具有优异的热力学稳定性，可克服常规碲酸盐玻璃在热力学稳定性方面的不足，能避免玻璃形成过程出现的析晶。该玻璃系统的热膨胀系数和折射率值易于调节并与所需玻璃光纤芯料匹配。另，本发明的新型碲酸盐玻璃对稀土离子的溶解量大，当分别溶入0.01～10mol％氧化铒、或氧化铥，FWHM均大于68nm。所以，本发明的新型碲酸盐玻璃是应用于光纤放大器及激光器用光纤的优选玻璃材料。


本发明公开了一种热力学稳定性质优异的碲酸盐玻璃，本发明可克服常规碲酸盐玻璃在热力学稳定性方面的不足。本发明还公开了该碲酸盐玻璃在光纤放大器及激光器中的应用。本发明的新型碲酸盐玻璃具有优异的热稳定性，存在很宽的工作温度范围，所以在整个玻璃熔制和玻璃光纤拉丝过程中不出现玻璃的析晶和分相的现象。而且具有良好的机械强度，有利于玻璃光纤放大器和激光器用玻璃光纤的加工和制备。