DE3856092T2 - Optische Faser mit fluoreszentem Additiv - Google Patents

Optische Faser mit fluoreszentem Additiv

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Description

  • Diese Erfindung bezieht sich auf optische Fasern mit einem fluoreszierenden Zusatz und insbesondere auf Fasern, die für den Aufbau von Faserlasern geeignet sind.
  • Es gibt zur Zeit großes technisches Interesse an einem großen Bereich von Geräten, wo Strahlung bei Wellenlängen von 0,3 µm bis 4 µm im Kern einer optischen Faser erzeugt wird. Bei diesen Geräten enthält die Faser einen fluoreszierenden Zusatz, der mit der Anregungsstrahlung wechselwirkt, normalerweise als "Pumpstrahlung" bezeichnet, so daß sich der gewünschte Ausgang ergibt. Diese Geräte haben viele Formen, z.B. Breitbandquellen, superlumineszierende Quellen und Temperatursensoren, aber Geräte mit Display-Laseraktivitäten sind besonders wichtig, insbesondere in der Telekommunikation. Man sollte sich dabei vor Augen halten, daß in der Telekommunikation Laser auf zwei unterschiedliche Arten eingesetzt werden, nämlich als optische Oszillatoren und als optische Verstärker. Jedoch sind die gleichen dotierten Glasfasern gleichermaßen geeignet für eine Vielzahl von solchen Anwendungen (und oft für alle solche Anwendungen).
  • Stone und Burrus beschreiben in "Applied Physics Letters", Band 23, Nr. 7, 1. Oktober 1973 auf den Seiten 388 und 389 Laser aus Neodym-dotiertem Silicium mit endgepumpter Fasergeometrie. Eines ihrer Systeme hat einen aktiven Kern aus verschmolzenem SiO&sub2; und Nd&sub2;O&sub3; in einem dünnen passiven Mantel aus SiO&sub2; und Nb&sub2;O&sub5;, alle in einer verschmolzenen Hülle aus SiO&sub2;. Der Durchmesser des aktiven Kerns betrug etwa 800 bis 15 µm, und die Länge der Proben war 1 cm. Die Funktion des dünnen passiven Mantels liegt darin, die Führung des Kerns und damit die Pumpeffizienz zu verbessern.
  • Das US-Patent 3 808 549 beschreibt eine Lichtquelle mit optischem Wellenleiter mit einem aktiven Kern, der von einer inneren Abdeckschicht und einer äußeren Abdeckschicht umgeben ist. Der Brechungsindex der äußeren Abdeckung ist niedriger als der Brechungsindex der inneren Abdeckung, der niedriger als der Brechungsindex des Kerns ist. Pumpstrahlung wird in die innere Abdeckschicht eingespeist, in welcher sie durch die äußere Abdeckung eingeschlossen ist. Die Pumpstrahlung durchquert den Kern mehrfach, wodurch ihre Absorption durch den Kern vergrößert wird. Das Signal wird innerhalb des Kerns erzeugt.
  • Mit Seltenen Erden dotierte siliciumbasierte optische Fasern mit niedrigem Verlust sind aus Journal of Lightwave Technology, Band LT-4, Nr. 7, Juli 1986, Seiten 870-875, S. B. Poole et al. bekannt, und mit Seltenen Erden dotierte siliciumbasierte optische Fasern mit einem großen nichtlinearen optischen Effekt sind aus JP-A-62111208 bekannt.
  • Es ist seit langem bekannt, daß Elemente der Seltenen Erden, z.B. Nd, Er und Yb fluoreszierende Eigenschaften haben, die sie geeignet machen für die Verwendung als fluoreszierende Zusätze in optischen Fasern. Ihre fluoreszierenden Eigenschaften machen sie insbesondere geeignet für die Verwendung in den obengenannten Laservorrichtungen. Der Betrieb einer fluoreszierenden Vorrichtung hängt klarerweise von der Absorption der Pumpphotonen für das Anheben der Ionen (oder anderer fundamentaler Teilchen) des Dotierstoffes auf einen angeregten Zustand für die nachfolgende Emission auf einen anderen Übergang ab. In einer Laservorrichtung wird diese Emission stimuliert durch die Anwesenheit eines Signalphotons, und daher hängt die Operation einer Laservorrichtung auch von der Wechselwirkung der Strahlung bei Signalwellenlänge ab. Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, die Pumpleistung, die in die optische Faser eingespeist wird, effizient zu nutzen. In dem Fall optischer Verstärker bedeutet dies das Erreichen eines hohen Verstärkungsgrades bei kleinen eingespeisten Pumpleistungen, während bei optischen Oszillatoren dieses eine niedrige Laserschwelle bedeutet.
  • Fasern, wie sie in einer Ausführungsform der Erfindung verwendet werden, haben einen fluoreszierenden Zusatz, der ungleich über den Querschnitt des Kerns verteilt ist und eine höhere Konzentration des Zusatzes im Zentrum des Kerns als an der Grenze zwischen Kern und Abdeckung aufweist. Die höchsten Konzentrationen von Zusätzen sollten idealerweise in solchen Bereichen der Faser lokalisiert sein, wo während des Pumpens die höchsten Intensitäten der Pumpstrahlung erwartet werden. Niedrigere oder ganz verschwindende Konzentrationen des Zusatzes sollten lokalisiert sein, wo nur niedrige Pumpintensitäten erwartet werden.
  • Bei den meisten Pumpschemata werden die höchsten Intensitäten der Pumpstrahlung im Zentrum des Kerns lokalisiert, und es ist günstig, die höchste Konzentration der Dotierung im Zentrum des Kerns mit verschwindender Konzentration an seiner Peripherie zu haben. Vorzugsweise umfaßt der Kern zwei Zonen, nämlich eine innere Zone, die durch eine äußere Zone umgeben wird, wobei die innere Zone den Dotierstoff enthält und die äußere Zone im wesentlichen keinen Dotierstoff enthält. Vorzugsweise stellt die innere Zone weniger als ein Viertel, z.B. 5 bis 15 % der Querschnittsfläche des Kerns dar.
  • Daher kann z.B. die Faser in konventionelle Silikat-, Phosphat- und Siliciumsysteme, z.B. SiO&sub2;, mit Zusätzen wie GeO&sub2; eingebettet werden, um den Brechungsindex im Kern anzupassen.
  • Bei einer speziellen Ausführungsform hat die Siliciumfaser
  • (a) eine Abdeckung aus SiO&sub2; mit P&sub2;O&sub5; zum Reduzieren des Schmelzpunktes und F zum Verschieben des Anstiegs des Brechungsindexes,
  • (b) einen äußeren Kernbereich aus SiO&sub2; mit GeO&sub2;, um den Brechungsindex anzuheben, und P&sub2;O&sub5;, um den Schmelzpunkt zu erniedrigen, und
  • (c) einen inneren Kernbereich aus SiO&sub2; mit Al&sub2;O&sub3; zum Erhöhen des Brechungsindexes, P&sub2;O&sub5; zum Absenken des Schmelzpunktes und zum Vermeiden von Entglasung und einer fluoreszierenden Dotierung für die Wechselwirkung mit der Pumpstrahlung.
  • Die Dimensionen der Faser sind vorzugsweise so, daß sie bei der Signalwellenlänge eine Einzelmodenfaser darstellt. Dies bedeutet, daß sie mehrere, z.B. bis zu 4 oder 5 Moden bei der Pumpfrequenz übertragen kann. Die fluoreszierende Dotierung, die von großem Interesse ist, beinhaltet Metalle der Seltenen Erden. Von diesen sind die wichtigsten Er (das aufgrund des Drei-Niveau-Mechanismus zum Lasen beiträgt) und Nd (welches mit dem Drei-Niveau- und Vier-Niveau-Mechanismus zum Lasen beiträgt).
  • Ein Verfahren zur Herstellung von Siliciumfasern gemäß der Erfindung verwendet den modifizierten Prozeß der chemischen Dampfabscheidung, normalerweise bekannt unter MCVD. MCVD wird manchmal als innerer Abscheidungsprozeß verstanden, da die Gläser, die letztlich die operativen Teile der Faser bilden, hergestellt werden durch Konvertieren der äquivalenten Chloride in die gewünschten Oxide, die Schicht für Schicht auf der inneren Oberfläche einer Substratröhre abgeschieden werden. Gewöhnlich werden 10 bis 30 Schichten abgeschieden. Da zuerst abgeschieden, ist das Glas porös, aber das poröse Material wird unmittelbar verschmolzen, um eine feste Schicht zu bilden, auf welcher die folgenden Schichten abgeschieden werden. Wenn all diese Schichten abgeschieden worden sind, wird die Röhre kollabiert zu einem Stab, der in Fasern gezogen wird.
  • Um Fasern gemäß der Erfindung herzustellen, wird dieses Verfahren für die Abdeckung und den äußeren Kern durchgeführt. Die Vorstufe des inneren Kerns wird abgeschieden, aber in dem porösen Zustand belassen. Dotierungen, inklusive der fluoreszierende Zusatz, werden als Lösung in die poröse Schicht eingeführt. Nach Entfernung des Lösungsmittels und notwendiger Konvertierung in Oxide wird die poröse Schicht konsolidiert und die röhrenförmige Konfiguration zu einem Stab kollabiert, der dann zu Fasern gezogen wird.
  • Selbstverständlich ist dies, d.h. Imprägnieren einer Lösung in eine poröse Schicht, eine von vielen bekannten Techniken zum Einführen von Dotierungen in optische Fasern. Sie wurde erfindungsgemäß abgeändert, so daß ein kleiner, dotierter Zentralbereich in einem größeren Kern bleibt. Eine der MCVD eigene Schwierigkeit liegt darin, daß die Gefahr besteht, Dotierung durch Verdampfung von der offenliegenden inneren Oberfläche zu verlieren. Dieses muß unterbunden werden, da die Erfindung eine hohe Konzentration der Dotierung an der Achse erfordert. Diese verarmte Zone kann entfernt werden, z.B. durch Ätzen, unmittelbar bevor dem Kollabieren am Ende. Obgleich das Risiko zu bestehen scheint, daß weitere Verluste während der letzten Stufe der Kollabierung auftreten, ist dies nicht in nennenswertem Rahmen der Fall, da:
  • (1) die offenliegende Oberfläche so klein ist, daß die Verlustrate minimal ist,
  • (2) die letzte Stufe nur eine sehr kurze Zeit andauert, die zu kurz für das Auftreten eines bemerkbaren Verlustes ist.
  • Jedoch wurde von uns entdeckt, daß, wenn Aluminium zum Anpassen des Brechungsindexes des Kerns verwendet wird, diese Verluste der fluoreszierenden Dotierung erstaunlicherweise nicht bemerkbar sind. Das Aluminium kann zur selben Zeit wie die fluoreszierende Dotierung hinzugefügt werden, z.B. als Al(NO&sub3;)&sub3; in alkoholischer Lösung. Während des Heizens wird Al(NO&sub3;)&sub3; in Al&sub2;O&sub3; umgewandelt.
  • Die erfindungsgemäße Faser kann zur Herstellung konventioneller Faservorrichtungen verwendet werden, die eine Pumpe für Anregungsstrahlung für den fluoreszierenden Zusatz beinhalten.
  • Die Erfindung wird nun im folgenden als Beispiel mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, die einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Faser darstellt.
  • Die Zeichnung zeigt eine Faser gemäß der Erfindung, die mit dem MCVD-Prozeß vorbereitet wurde. Diese Faser hat eine Restschicht 10, die der Rest der Substratröhre ist, die in dem MCVD-Prozeß verwendet wurde. Die Schicht 10 hat keine optische Funktion. Die Schicht hat ebenso eine konventionelle Abdeckung 11, einen Kern, der allgemein mit der Ziffer 14 bezeichnet ist, mit einem (undotierten) äußeren Bereich 12, einem inneren Bereich 13, der eine fluoreszierende Dotierung enthält, z.B. Er, bei einer Konzentration von 0,001 - 10,0 Gew.-% Er.
  • Die oben beschriebene Faser wurde im wesentlichen durch den konventionellen MCVD-Prozeß hergestellt, bei welchem eine Substratröhre in einer Glasbläserdrehbank gedreht wird, während ein reaktives Gas durch seine Bohrung geleitet wurde. Im Verlauf der Präparation werden drei unterschiedliche reaktive Mischungen, die weiter unten spezifiziert werden, verwendet.
  • Ein kurzes Segment der Röhre, etwa 2 cm lang, wurde auf Reaktionstemperatur durch eine wandernde Flamme aufgeheizt. In diesem Segment werden Chloride in Oxide umgewandelt, die als poröser Ring unterhalb der Flamme abgelagert werden. Beim Durchlaufen der Flamme wird für den Fall der Abdeckung und des äußeren Kerns die Ablagerung verschmolzen, so daß sich eine dünne Schicht auf der inneren Oberfläche der Substratröhre bildet. Im Fall des inneren Kerns wird eine niedrigere Temperatur verwendet, so daß die Ablagerung nicht verschmilzt und porös bleibt.
  • Die Reaktionsmischung zur Bildung des Abdeckungsvorläufers wurde hergestellt durch Durchperlen von:
  • 700 ml/min von O&sub2; durch SiCl&sub4;,
  • 90 ml/min von O&sub2; durch POCl&sub3;.
  • Die Mischung dieser zwei Gasströme wurde aufgefüllt mit 1,5 l/min 02 und 1,0 l/min He. Zusätzlich waren 6 ml/min CCl&sub2;F&sub2; in der Mischung enthalten. Die maximale Temperatur in der heißen Zone war 1600 ºC, und die Flamme bewegte sich mit einer Geschwindigkeit von 18 cm/min.
  • Fünf Abdeckschichten wurden so auf einer Substratröhre von 10 mm innerem Durchmesser abgeschieden. Diese wurden zusammengeschmolzen, so daß sich eine Abdeckschicht aus SiO&sub2; ergab, dotiert mit P&sub2;O&sub5; und Fluorin.
  • (Das P&sub2;O&sub5;, welches aus POCl&sub3; abgeleitet wurde, wird eingebaut, um den Schmelzpunkt von SiO&sub2; zu reduzieren, was die Verschmelzung einfacher macht. Das P&sub2;O&sub5; erhöht etwas den Brechungsindex von Silicium, aber das Fluorin reduziert den Brechungsindex etwas. Durch Ausbalancieren dieser zwei Konzentrationen ist der Brechungsindex von den fünf Abdeckschichten im wesentlichen gleich von dem von reinem Silicium. So sind POCl&sub3; und CCl&sub2;F&sub2; Hilfsstoffe für das Verfahren mit kleinem oder gar keinem Effekt auf das Endprodukt, das daher im wesentlichen aus SiO&sub2; besteht.)
  • Acht Schichten für die Bildung des äußeren Kerns wurden als nächstes abgeschieden. Die Reaktionsmischung für jede Schicht wurde hergestellt durch Durchperlen von:
  • 200 ml/min von O&sub2; durch SiCl&sub4;,
  • 200 ml/min von O&sub2; durch GeCl&sub4;,
  • 10 ml/min von O&sub2; durch POCl&sub3;.
  • Die Mischung dieser drei Gasströme wurde mit 1,5 l/min von O&sub2; aufgefüllt. Diese acht Schichten wurden bei 1500 ºC verschmolzen, und die Flamme bewegte sich mit 16 cm/min. Dieses bildete den äußeren Kernbereich, der im wesentlichen aus SiO&sub2; dotiert mit GeO&sub2; besteht, um den Brechungsindex zu erhöhen, und P&sub2;O&sub5;, um die Verarbeitung durch Absenkung des Schmelzpunktes des Glases zu vereinfachen.
  • Der Vorläufer bei dem inneren Kern wurde in zwei poröse Schichten abgeschieden. Die Reaktionsmischung wurde hergestellt durch Durchperlen von:
  • 200 ml/min von O&sub2; durch SiCl&sub4;,
  • 10 ml/min von O&sub2; durch POCl&sub3;
  • und Auffüllen mit 1,5 l/min von 02. Die transversale Rate der Flamme war 17 cm/min, und die maximale Temperatur lag bei 1300 ºC (was zu niedrig für eine Verschmelzung der Abscheidung ist).
  • (Man beachte: Bei allen Mischoperationen betrug die Flüssigkeitstemperatur 25 ºC.) An diesem Punkt wurde die Röhre aus der Drehbank entfernt, und Dotierungen wurden in die porösen Schichten durch Immersion für eine Stunde in einer Ethanollösung von
  • 1 M Al(NO&sub3;)&sub3;,
  • 0,08 M ErCl&sub3;
  • eingeführt.
  • Nach der Impragnierung wurde die Röhre gewässert, trockengeblasen mit N&sub2; für eine Stunde und in die Drehbank zurückgebracht, wo sie für einige Minuten auf etwa 800 º - 1000 ºC aufgeheizt wurde. Dieses schloß die Verdampfung des Lösungsmittels ab. Die Temperatur wurde auf etwa 1900 ºC für die Kollabierung zu einem Stab erhöht. Dieses stellte auch die Umwandlung von Al(NO&sub3;)&sub3; zu Al&sub2;O&sub3; und von ErCl&sub3; zu Er&sub2;O&sub3; sicher. Die Röhre wurde gespült mit O&sub2;/He-Mischung im Verlauf all dieser Stufen (etwa 10 Vol.-% von Cl&sub2; konnte in die O&sub2;/He-Mischung eingebracht werden, wenn ein sehr trockenes Produkt erforderlich war).
  • Die resultierende Vorform hatte einen Kern von etwa 2 mm Durchmesser. Die Analyse (unter Verwendung dispersiver Röntgenstrahltechniken) bestätigte, daß Al und Er³&spplus; auf den Zentralbereich beschränkt waren. Der Grund für die Wahl eines großen Kerns wird kurz erläutert.
  • Das hauptsächliche Ziel ist eine Faser mit der Dotierung, Er³&spplus;, in einem sehr kleinen inneren Kern, z.B. mit einem Durchmesser von 1 bis 3 µm. Man entschied sich dafür, dieses über einen dicken äußeren Kern (8 Schichten), einen dünnen inneren Kern (2 Schichten) und ein hohes Gesamtzugverhältnis, d.h. Längenausdehnung von etwa 1 : 10&sup5;, zu erzielen.
  • Die Dicke der Vorform macht ihre Handhabung schwierig, und sie wurde in zwei Stufen gezogen. Zuerst wurde der externe Durchmesser von 7,0 mm auf 3,2 mm reduziert, d.h. ein axiales Ziehen von 1 : 4,8. Der gezogene Stab wurde ummantelt mit einer Siliciumröhre und dann 1 : 2,5 x 10&sup4; zur endgültigen Faser gezogen.
  • (Allgemein bekannt ist das Problem, daß Dotierung während des Kollabierens aus den inneren Schichten der Vorform verlorengeht. Dieses führt zu einer dünnen axialen Verarmungszone. In dem oben beschriebenen Prozeß war Al&sub2;O&sub3; anwesend, und in der Anwesenheit dieser Komponente trat kein Verlust von Er³&spplus; auf.) Das Faserprodukt hatte die folgenden Maße.
  • Abdeckung (11)
  • Außendurchmesser 7 µm
  • Innendurchmesser 4 µm
  • Brechungsindex angepaßt an Silicium
  • Kern äußerer Bereich 12
  • Außendurchmesser 4 µm
  • Innendurchmesser 1,5 µm
  • Er³&spplus; nicht vorhanden
  • Kern innerer Bereich 13
  • Durchmesser 1,5 µm
  • Er³&spplus; 1 Gew.-%
  • Allgemeine Eigenschaften
  • Außendurchmesser 125 µm
  • LP&sub1;&sub1;-Cut-off 790 nm
  • Brechungsindexstufe 0,01
  • "Brechungsindexstufe" bezeichnet den Unterschied zwischen dem Brechungsindex des Kerns und dem Brechungsindex der Abdeckung.
  • Eine mögliche Theorie für das Betreiben dieser Faser wird nun im folgenden kurz angedeutet.
  • Die obigen Betrachtungen betreffen im wesentlichen Dotierungen für Laser mit einem Drei-Niveau-System. Die drei Niveaus sind:
  • (a) der Grundzustand,
  • (b) das Pumpniveau,
  • (c) das obere Laserniveau (auch als metastabiles Niveau bekannt).
  • Die Absorption von Pumpphotonen durch den Grundzustand des lons bringt das Ion in das obere Pumpniveau, von dem es strahlungslos in das obere Laserniveau zerfällt. Das Ion kann dann in den Grundzustand über den Laserübergang gelangen, d.h. es sendet ein Signalphoton aus. Um die Bevölkerungsumkehr zu erreichen, die essentiell für den Laserbetrieb ist, ist es notwendig, mehr als die Hälfte der Dotierungsionen aus dem Grundzustand in das obere Laserniveau zu pumpen. Somit ist es wichtig, festzuhalten, daß bei einem bestimmten Raumpunkt dann, wenn weniger als die Hälfte der Ionen in das obere Laserniveau gepumpt wurden, der Signalstrahl an diesem Punkt abgeschwächt wird.
  • Es ist daher außerordentlich wünschenswert, die fluoreszierenden Zusätze insbesondere dort zu lokalisieren, wo die Pumpintensität am höchsten ist, d.h. auf der Achse, und zu vermeiden, daß dabei irgendwelche Dotierungsionen in diesen Regionen vorhanden sind, wo die Pumpintensität niedriger ist.
  • Der Signalstrahl, der eine Einzelmode ist, hat ebenso seine maximale Intensität auf der Achse, überlappt gut mit den angeregten Dotierungsionen und entvölkert so effektiv das obere Laserniveau.
  • Um den Vorteil der Erfindung zu zeigen, wurden Vergleichsmessungen mit zwei sehr ähnlichen Fasern durchgeführt, von denen beide Er³&spplus;-Ionen als Fluoreszenz verwenden. Die Faser "A" hatte die Er³&spplus;-Ionen in einem zentralen Kernbereich 13 lokalisiert, wie in Figur 1 gezeigt. Die Vergleichsfaser "X" hatte eher die Standardverteilung von Er³&spplus;, d.h. gleichmäßig verteilt über die Gesamtheit des Kerns. Einzelheiten beider Fasern sind in Tabelle 1 angegeben.
  • Im Fall der Faser A befand sich die Dotierung nur in dem Innenbereich 13. Basiert auf diesen Bereich allein betrug die Konzentration von Er³&spplus; 0,45 Gew.-% oder 0,037 Gew.-% auf der Basis des gesamten Kerns 14. Für die Faser X betrug die Konzentration von Er³&spplus; 0,05 Gew.-% auf der Basis des gesamten Kerns 14.
  • Die Eigenschaften der zwei Fasern wurden durch die jeweilige Messung der "Transparenzleistung" gemessen.
  • Zum Messen der Transparenzleistung wurde eine kurze Faser verwendet, so daß die Pumpleistung sich nicht wesentlich über die Länge verändert. Der Test beinhaltet das Einkoppeln des Signals bei der Wellenlänge 1,54 µm und Pumpen bei der Wellenlänge 528,7 nm an gegenüberliegenden Enden der Faser. Die Eingangs- und Ausgangsleistung des Signals wird für verschiedene Werte der Pumpleistung gemessen. Es existiert eine spezielle Pumpleistung, bei welcher das Signal weder verstärkt noch abgeschwächt wird, und diese Leistung ist als "Transparenzleistung" bekannt. Der Name wird als treffend angesehen, da bei dieser Pumpleistung die Faser ein perfekt transparentes Fenster darstellt. Bei höheren Pumpleistungen als der Transparenzleistung verstärkt die Faser den Signalstrahl, während bei niedrigeren Pumpleistungen die Faser den Signalstrahl abschwächt. Die Transparenzleistung ist ein direktes Maß der Leistung der Erfindung, und je niedriger die Transparenzleistung ist, desto besser ist die Leistung. Die Transparenzleistungen der zwei Fasern waren
  • Faser A 0,8 mW
  • Faser X 1,4 mW
  • Verhältnis 1 : 1,75
  • Somit führte die erfindungsgemäße Faser zu einer Verstärkung bei viel niedrigerer Pumpleistung als die Vergleichsfaser.

Claims (4)

1. Verfahren zum Verstärken optischer Signale, wobei das Verfahren umfaßt:
(i) Einspeisen der besagten optischen Signale in eine optische Faser, die ein fluoreszierendes Additiv enthält, wobei Erbium das fluoreszierende Additiv ist;
(ii) gleichzeitiges Einspeisen von Pumpstrahlung in die Faser, wobei Photonen der Pumpstrahlung durch das Erbium absorbiert werden, so daß eine Besetzungsinversion erzeugt wird, welche stimulierte Emission von Signalphotonen zur Verstärkung optischer Signale zeigt;
wobei die Signale und Pumpstrahlung beide in den Kern (12, 13) der Faser eingespeist werden und der Kern im wesentlichen aus Silicium, dem Erbium und Aluminium zur Anpassung des Brechungsindexes und zur Verringerung des Verlustes von Erbium während der Herstellung der optischen Faser besteht.
2. Verfahren zum Verstärken optischer Signale, welches Verfahren umfaßt:
(i) Einspeisen optischer Signale in eine optische Faser, die ein fluoreszierendes Additiv enthält, wobei Erbium das fluoreszierende Additiv ist;
(ii) gleichzeitiges Einspeisen von Pumpstrahlung in die Faser, wobei Photonen der Pumpstrahlung durch das Erbium absorbiert werden, so daß eine Besetzungsinversion erzeugt wird, welche stimulierte Emission von Signalphotonen zur Verstärkung optischer Signale zeigt;
wobei die Signale und die Pumpstrahlung beide in den Kern der Faser eingespeist werden und ein innerer Teil (13) des Kerns im wesentlichen aus Silicium, dem Erbium und Aluminium zur Anpassung des Brechungsindexes zur Verringerung des Verlustes von Erbium während der Herstellung der optischen Faser besteht, und ein äußerer Teil (12) des Kerns im wesentlichen aus Silicium und Germanium zur Anpassung des Brechungsindexes besteht.
3. Optischer Verstärker für die Verstärkung eines optischen Signals, wobei der Verstärker umfaßt:
(I) einen Lichtwellenleiter, der ein fluoreszierendes Additiv enthält, wobei Erbium das fluoreszierende Additiv ist,
(II) Eingabevorrichtung für das Einspeisen eines optischen Signals in die Faser zur Verstärkung,
(III) Pumpvorrichtung, die optisch mit der Faser zum Erzeugen von Pumpstrahlung verbunden ist, die geeignet ist, mit dem Erbium zu wechselwirken, um so eine Besetzungsinversion zu erzeugen, die für die stimulierte Emission von Signaiphotonen geeignet ist, wobei die stimulierte Emission Verstärkung des optischen Signals darstellt;
wobei der Kern der Faser im wesentlichen aus Silicium, dem Erbium und Aluminium zur Anpassung des Brechungsindexes und zum Vermeiden des Verlustes von Erbium während der Herstellung der optischen Faser enthält und die Punkte (II) und (III) beide für den Kern gelten.
4. Optischer Verstärker für die Verstärkung eines optischen Signals, wobei der Verstärker umfaßt:
(I) einen Lichtwellenleiter, der ein fluoreszierendes Additiv enthält, wobei Erbium das fluoreszierende Additiv ist;
(II) Eingabevorrichtung für das Einspeisen eines optischen Signals in die Faser zur Verstärkung;
(III) Pumpvorrichtung, die optisch mit der Faser zum Erzeugen von Pumpstrahlung verbunden ist, die geeignet ist, mit dem Erbium zu wechselwirken, um so eine Besetzungsinversion zu erzeugen, die für die stimulierte Emission von Signalphotonen geeignet ist, wobei die stimulierte Emission die Verstärkung des optischen Signals darstellt;
wobei ein innerer Teil des Kerns der Faser im wesentlichen aus Silicium, dem Erbium und Aluminium zur Anpassung des Brechungsindexes und zur Verringerung des Verlustes von Erbium während der Herstellung der optischen Faser besteht und ein äußerer Teil (12) des Kerns im wesentlichen aus Silicium und Germanium zur Anpassung des Brechungsindexes besteht, wobei die Punkte (II) und (III) beide für den Kern gelten.
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