1.1.1 1.5微米近红外在光传输的作用

信息传输方式主要分为无线传输和有线传输两种。其中，有线传输还可以分为在铜导线中用电信号传输和在光纤中的用光信号传输，这两种传输信息的方式传输量有很大的差别，其中传输量小的只可供几十人异地同时对话，传输量大的可以供几十万，甚至几亿人异地同时对话。其中光纤的光传输的传输量远远大于铜线的电传输的传输量，以及光纤更加轻，而且光纤的价格更加便宜，因而光纤传输近乎是完美的有线传输信息的方式。因而在有线传输方面得到了很大的关注和运用。

光纤通信系统的光波段划分6个波段，见下表1.1。

表1.1  光纤的通信波段汇总表

频带 窗口 波长范围（nm） 频率范围（THz）

  1 850(770-910)

O带 (Original band) 原始波段 2 1260-1360 237.9-220.4

E带 (Extended band) 扩展波段 5 1360-1460 220.4-205.3

S带 (Short wavelength band) 短波长波段 1460-1530 205.3-195.9

C带 (Conventional band) 常规波段 3 1530-1565 195.9-191.6

L带 (Longer wavelength band) 长波长波段 4 1565-1625 191.6-184.5

U带 (Ultralength wavelength band) 超长波长波段 1625-1675 184.5-179.0

当前各国光纤通信大都运用在C与L波段（也就是1.5微米左右的近红外线），而且仅使用其中的很小部分，还有大部分频率未被使用。

因而，1.5微米附近的波段是光纤放大器的主要工作波段，而的Er3+的4I13/2到4I15/2的跃迁可以发出1.54微米左右的近红外线。所以，掺Er3+离子的光纤放大器的出现，在很大程度上促进了全球光纤信息传输的发展，但是工作在C波段的常规的EDFA平均带宽为1530～1565nm，只有35 nm，制约了传输波长的信道数。Tm3+的3H4到3F4的跃迁可以得到1.43微米左右的近红外线，因此，在这次毕设中我设计了Yb-Er-Tm共掺铋酸盐玻璃，希望能得到更宽的带宽。

1.1.2 2-3微米光子玻璃的研究意义

近些年来，2-3微米激光材料受到国内外的高度重视。波长在2-3μm 的中红外激光，在军事、医疗、光通信、环境监测等领域都具有非常广阔的应用前景和重要的应用价值。

水分子的羟基的特征峰就在2.7微米，生物体中百分之六十左右是水分，所以在生物研究领域有很大的作用。同理，在医疗方面也有极大的运用，因此2.7微米的激光特别适合当激光手术刀，在作微创手术，软组织切割，牙科等方面已经有了广泛的运用。二氧化碳的特征吸收峰也在2微米左右，因此2微米的激光还可以运用在环保方面，进行空气监测。

根据Er3+离子能级结构，其4I11/2到4I14/2的跃迁对应的发光中心波长位于2.7微米附近。

1.2　选题依据

1.2.1 铋酸盐玻璃

铋酸盐玻璃是含有重金属氧化物的玻璃中的一种，光学性能优异的激光玻璃材料，具有良好的红外透过性能、低熔融温度、优良的化学稳定性、受激发射截面大、制备工艺简单等特点，所以，铋酸盐光子玻璃具有极高的研究价值及深远的实用意义。本文主要研究Yb/Er/Tm共掺铋酸盐玻璃的光谱性质的研究。