專利名稱：帶過渡金屬離子的寬譜帶源的制作方法
優(yōu)先權(quán)要求本申請要求于2001年5月3日提交的同一標(biāo)題的美國臨時申請No.60/288,518的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容通過引用包括在這里。
背景在若干行業(yè)的眾多應(yīng)用場合中，包括光子光學(xué)傳輸(含光纖)與生物成像系統(tǒng)，一般使用寬譜帶源，尤其在約700nm～1800nm的紅外區(qū)內(nèi)。寬譜帶源具有提供相對寬的熒光半寬度的用途，理想地組合了高亮度即光強度、平坦譜響應(yīng)與寬的帶寬等特性，覆蓋了該譜的所有部分，制作或操作費用低廉，而且在物理上堅固，光學(xué)上穩(wěn)定。
目前用若干不同種類的技術(shù)建造光發(fā)射源。第一類技術(shù)是熱的即白光(如鎢絲)源，其譜響應(yīng)極平坦，但與單模光纖耦合時，強度相對低。第二類也許最常用的技術(shù)是由邊緣發(fā)光二極管(ELED)源作輸出的光纖，通常組合一個以上裝置的輸出來產(chǎn)生寬譜輸出。第三類技術(shù)應(yīng)用摻稀土光纖放大式自發(fā)射(ASE)源。最近開發(fā)的第四類技術(shù)，根據(jù)光纖與來自激光源的超短脈沖之間的非線性互作用而產(chǎn)生連續(xù)譜。
然而，目前這些技術(shù)在某些方面不能滿足許多或全部期望的寬譜帶源參數(shù)。熱的即白光源所實現(xiàn)的低光強使它們失去了許多應(yīng)用機會，因其相對差的動態(tài)范圍最終引起差的信噪比，在許多應(yīng)用場合要求長的求均時間。這一具體缺點在基于半導(dǎo)體ELED與摻稀土光纖ASE源的技術(shù)中雖不是個大問題，但信噪比的任何改善都要以有限的帶寬為代價。第二類技術(shù)典型的商業(yè)裝置，要用四個ELED產(chǎn)生跨越1100～1600nm區(qū)域的輸出。雖然平均強度遠優(yōu)于熱白光基源，但在該源的整個輸出譜內(nèi)，其發(fā)射譜具有一般大于10dB的明顯強度脈動。第三類技術(shù)即ASE源，例如像鉺ASE源，雖然強度較高而且譜特性相當(dāng)平坦，但只在極窄的有限帶寬約30～40nm內(nèi)。雖能設(shè)想出多種ELED與光纖ASE源的組合，但為了擴展其有用帶寬，顯然要犧牲譜平坦度。最后，盡管在選擇的光纖中超短脈沖互作用的連續(xù)光譜的產(chǎn)生已受人注意，但這類技術(shù)要求極昂貴的脈沖源，如飛(10-15)秒激光技術(shù)，再說作為替代源，脈沖源可能不夠耐用、穩(wěn)定或密致。
本發(fā)明針對每種情況，能比這類技術(shù)提供各種優(yōu)點。本發(fā)明在一個方面在覆蓋譜的近紅外部分帶寬內(nèi)(～700-1800nm)，組合了諸如ELED/光纖ASE源等連續(xù)波源的具有的白光源平坦度的亮度和相干性。在另一個方面，本發(fā)明的裝置在以全光纖為基的技術(shù)中(如應(yīng)用以光纖為基的元件的二極管泵運)具有穩(wěn)定性、耐用性與密致性，而且制造成本比超短脈沖源低。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，我們以強度、帶寬和相對平坦或水平遠優(yōu)于任一目前技術(shù)所能實現(xiàn)的譜熒光源來顯示一新穎寬譜帶源的潛力。在一實施例中，本發(fā)明圍繞一寬譜帶源，它包括至少一個含至少一種或多種過渡金屬類離子物質(zhì)的材料主體。該源在以光學(xué)方法賦能時，在近紅外區(qū)產(chǎn)生帶寬至少為150～250或300nm的寬輸出譜。在兩個或多個主體即裝置一起使用時，該源在近紅外區(qū)內(nèi)產(chǎn)生相對同等級強度的寬組合輸出譜。源主體包括某種選自結(jié)晶體、玻璃陶瓷、玻璃和有機聚合物基質(zhì)的材料。較佳地，源的主體用透明的鎂橄欖石或鎵酸鹽尖晶石等玻璃陶瓷材料制造。過渡金屬離子較佳地選自Co、Cu、Cr、Fe、Mn、Ni、Sc、Ti、V、Zn等金屬，所述過渡金屬離子較佳地選自Co+3、Cr+3、Cr+4、Ni+2、Ti+3與V+2。寬譜帶源一實施例產(chǎn)生或發(fā)射的組合譜，在約700nm～1800nm范圍的幾段內(nèi)，其強度大體上不偏離平均強度約10dB左右；更佳地，所述強度不偏離所述平均強度約5dB左右。較佳地，該源在約500～700nm到980nm或1050nm到1580nm之間產(chǎn)生相對同等級的組合輸出譜。該寬譜帶源在所述主體內(nèi)還包括稀土離子，其中所述稀土離子包括Er、Tm、Pr或Nd。
本發(fā)明還包括一個配用具有寬帶的寬譜帶源材料的裝置。該裝置包括摻有過渡金屬離子的材料，在至少150或180～250或300nm范圍內(nèi)呈現(xiàn)相對寬的熒光半寬度?；蛘撸诮M合兩種或多種寬譜帶源材料時，該裝置可發(fā)射組合輸出譜，在約700或800nm～約1700或1800nm約1000nm的可能范圍內(nèi)，其強度不偏離平均強度大約10dB左右。該裝置可以是各種光學(xué)元件，如光纖、波導(dǎo)、放大器或光賦光能器(激光器)。Beall等人的美國專利No.6,297,179詳細討論了光纖、放大器與賦能器(激光器)，其內(nèi)容通過引用包括在這里。該裝置還可用于光學(xué)相干層析X射線攝影求(OCT)或光學(xué)相干區(qū)域反射測量儀(OCDR)。
本發(fā)明的另一個方面圍繞寬譜帶源的制作方法。該法包括提供含過渡金屬離子的材料，把所述材料形成一光學(xué)元件，對所述材料中的過渡金屬賦能，發(fā)射寬廣的組合熒光，其強度在大于或等于約700nm的譜區(qū)內(nèi)不偏離平均強度約10dB左右。該法還包括提供兩個或多個含一種以上過渡金屬類離子物質(zhì)的主體。另一寬譜帶源實施例還可用至少兩類不同的摻有同類過渡金屬離子的材料主體制作。
本發(fā)明也包括在一裝置中產(chǎn)生光學(xué)發(fā)射的方法，包括提供含至少兩種過渡金屬離子物質(zhì)的主體，對主體賦能，以在近紅外區(qū)內(nèi)產(chǎn)生相對同等級強度的相對寬廣的組合輸出譜。該法還包括在約900～1560nm的譜范圍之間產(chǎn)生強度不偏離平均強度約10dB左右的發(fā)射。該法還包括提供一種選自結(jié)晶體、玻璃陶瓷、玻璃與有機聚合物基質(zhì)的材料制作的主體。較佳地，主體用玻璃陶瓷材料制作，該材料可摻有選自Co+3、Cr+3、Cr+4、Ni+2、Ti+3與V+2的過渡金屬離子。


圖1以比較方式示出摻Cr與Ni的光纖的各自的發(fā)射光譜。
圖2按本發(fā)明一實施例示出組合輸出譜的控制，其方法是對根據(jù)圖1的光纖中每個過渡金屬離子可變地調(diào)節(jié)相對泵功率，以實現(xiàn)優(yōu)化的組合譜。
圖3示出本發(fā)明一實施例與兩例當(dāng)前光發(fā)射技術(shù)作比較的輸出譜。
圖4以比較方式示出本發(fā)明應(yīng)用摻Cr與Ni光纖的諸實施例的兩個輸出光譜，光纖在980nm和820nm賦能，以略微不同的強度泵運。
圖5A示意表示泵分光耦合器裝置。
圖5B示意表示另一個激光裝置。
圖6示出本發(fā)明另一實施例的熒光譜，其中對兩類不同的材料主體引入同類過渡金屬離子。
圖7示出根據(jù)一合成實施例在鎂橄欖石玻璃陶瓷中摻Cr與Ni的組合譜，Cr含量約0.10wt.％。
圖8示出根據(jù)一合成實施例在鎂橄欖石玻璃陶瓷中摻Cr與Ni的組合譜，Cr含量約0.05wt.％。
圖9示出本發(fā)明摻Ni玻璃陶瓷光纖的輸出譜，譜在波長約1250nm處有一中央峰值，全寬度半最大值(FWHM)約250nm。
圖10示意表示可用于光學(xué)相干層析X射線攝影術(shù)(OCT)或光學(xué)相干區(qū)域反射測量儀(ODCR)的以光纖為基的裝置。
圖11示出本發(fā)明摻Cr+3玻璃光纖的熒光譜，譜寬度超過200nm，在約800nm處有譜最大值。
詳細描述根據(jù)本發(fā)明，可在單一材料主體內(nèi)或通過組合來自例如多根光纖或其它可引入兩個或多個寬熒光譜的裝置的輸出，實現(xiàn)覆蓋大的帶寬而脈動小的寬平坦的源。這類譜從摻入材料主體的一種或多種過渡金屬類離子導(dǎo)出，所述材料主體用選自結(jié)晶體、玻璃陶瓷、玻璃和有機聚合物基質(zhì)的材料制作，在其內(nèi)也可摻入具有光學(xué)功能的稀土金屬離子。本發(fā)明的一個方面是較佳地在近紅外電磁區(qū)域的關(guān)鍵部分內(nèi)，運作過渡金屬離子變化的光譜產(chǎn)生寬度異常寬的譜。一種寬譜帶源和一些輔助裝置(如光波導(dǎo)、光纖或放大器)能產(chǎn)生極寬的紅外波長的熒光譜，譜范圍約為從500nm直到約1550nm。雖然特定的譜參數(shù)依賴于所使用的具體過渡金屬和/或具體材料主體，但是能在～500-850nm或～1300-1550nm區(qū)域內(nèi)得到相當(dāng)好的輸出。
當(dāng)一個或多個材料主體含有一種以上過渡金屬類離子時，在以光學(xué)方法受激時，該源就在近紅外區(qū)內(nèi)產(chǎn)生寬廣的組合輸出譜。如圖1所示，在約1170nm～1550nm區(qū)域內(nèi)，Cr+4與Ni+2相對寬的熒光譜的組合，例如能產(chǎn)生延伸約350～430nm的輸出譜，同時保持不偏離平均強度5dB以上的相對同等級即平坦的強度。
在本發(fā)明一實施例中，把同類過渡金屬離子摻入兩類不同的材料襯底，這樣的一例實施例示于圖6。圖6示出摻入兩種不同材料襯底諸如鎂橄欖石與硅鋅礦玻璃陶瓷主體的Cr+4的相對光譜。根據(jù)引入它們的特定材料，Cr+4離子能發(fā)射兩種相對強度一樣的獨立的熒光譜，在約800nm～1700nm譜區(qū)內(nèi)的組合范圍內(nèi)，其半帶寬約為950～1580nm。
根據(jù)另一實施例，可用由單種摻有一類或多類過渡金屬離子的材料形成的主體制作該裝置，舉例來說，可將鎂橄欖石玻璃陶瓷共同摻以Cr+4與Ni+2。在共同摻以Cr2Ox(～0.15wt.％)時，鎂橄欖石中Ni+2的發(fā)光強度約增大為三倍。由于鎂橄欖石中鎳呈現(xiàn)出中心為1450nm、覆蓋整個電信波段的寬廣的發(fā)光，因而提高鎳離子的活性很重要。在協(xié)助增強更長的波Ni+2發(fā)射時，應(yīng)該明白，若將大部分Cr+4發(fā)射泵入在約1200nm處吸收的Ni+2，會降低波段以1175nm為中心的Cr+4的發(fā)光強度。但不一定如此。由于Ni+2離子能進入八面體位置，而且Cr+4被引入鎂橄欖石晶體中的四面體位置，這兩種發(fā)光離子未必會競爭，可能協(xié)同發(fā)射平坦組合的寬譜。鎂橄欖石晶體易于變成略有畸變的結(jié)構(gòu)，因而允許鎳離子發(fā)射。
表1列出三例以重量百分比分批的鎂橄欖石成分，諸成分例子相互在每批的Cr2O3含量方面不同。
表1共同摻雜鎂橄欖石成分實例圖7表示按例Y形成的玻璃陶瓷的組合譜發(fā)射，圖8示出按例X形成的玻璃陶瓷的組合譜發(fā)射。可以看出，兩成分例能產(chǎn)生相當(dāng)高的熒光強度(Y軸取任意單位)，在近紅外區(qū)內(nèi)波長至少約400nm～500nm(X軸為nm)的總跨度內(nèi)有相當(dāng)寬的輸出譜。根據(jù)經(jīng)驗，為得到更佳的更多等級的組合譜，若NiO濃度保持不變，則Cr2O3含量約為0.70～0.85wt.％。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明白，調(diào)整這兩種熒光摻雜物的各種組合與含量，能優(yōu)化組合譜的平坦度與寬度。
另一種適用的材料包括摻有過渡金屬離子的玻璃陶瓷類透明鎵酸鹽尖晶石。表2列出若干例代表性的摻鎳的鎵酸鹽尖晶石，以重量百分比計的成分約為36～45％SiO2；～20-43％Ga2O3；～7-22％Al2O3；～11-16％K2O；0-2.5％Li2O；0-11％Na2O；～4-6％La2O3；～1-2％MgO。不摻雜的基本鎵酸鹽尖晶石成分通常在約800～900℃之間熱處理約1～2小時。
表2摻Ni鎵酸鹽尖晶石成分實例其它特定的Li(Al，Ga)5O8或“γ-(Al，Ga)2O3”尖晶石成分，在共同轉(zhuǎn)讓的專利申請No._(Cornng案卷號SP01-123)_中作了揭示，其內(nèi)容通過引用包括在這里。
諸成分例已被光纖化，且評估了它們對寬譜帶源應(yīng)用的特性。諸實例具體的熒光譜細節(jié)似乎依賴于對該光纖的熱處理。一實例得到約250nm全寬度半最大值(FWHM)的譜，波峰在約1200nm處，隨著結(jié)晶溫度升高，具有平滑的更像“高斯線形”而不是一連串波長更長的銳峰，在圖9中可看出這類現(xiàn)象的圖示。通過比較，在玻璃環(huán)境中含Ni2+離子的非結(jié)晶化光纖沒有可量測的熒光。隨著接近優(yōu)化的熱處理，活性Ni+2離子的發(fā)熒光效率與壽命急驟增大。這一特性歸納于表3，該表列出了對不同的熱處理和最大熒光波長所測得的室溫壽命。
表3玻璃陶瓷光纖中Ni離子壽命與陶瓷化(Ceramming)進程的相依性在光纖-陶瓷化之后，觀察到熒光移向更高能級，據(jù)信Ni2+離子光譜的這類系統(tǒng)性變化與離子的電子-聲子耦合變化有關(guān)，估計是因為它們變成引入結(jié)晶環(huán)境而不是原來的玻璃基質(zhì)。
為實現(xiàn)輸出譜優(yōu)化的平坦度，要控制含各自的過渡金屬的材料即媒體所應(yīng)用的相對泵功率與強度。改變相對功率可優(yōu)化強度與熒光特性的相應(yīng)控制，這依賴于所需的特定材料、它的成分和各別媒體中特定過渡金屬離子的濃度。圖2示出幾例這一現(xiàn)象，其中任一光纖可能的過度泵運都不會導(dǎo)致波長帶過多的信號。以某種方式泵運含過渡金屬離子的光纖，使得根據(jù)具體期望的應(yīng)用，可以既不具有≥約2～20dB的強度峰差。也不具有最大強度的1～40％。
本發(fā)明示明該基本原理的一實施例，就是圖2或3所示摻Cr+4和摻Ni+2玻璃陶瓷光纖用980nm激光泵運時的熒光譜。摻Cr+4的光纖在約1150nm呈現(xiàn)熒光最大峰，摻Ni+2的光纖在約1400nm呈現(xiàn)具有強烈取決于精確的玻璃陶瓷材料成分的最大峰值和線形。如前所述，為實現(xiàn)輸出譜優(yōu)化的平坦度，要求控制兩種光纖之間的相對泵功率。圖3以比較方式與當(dāng)前技術(shù)得到的譜實例一起示出了寬帶裝置和兩種不同泵功率的輸出譜。圖示為結(jié)合在波分復(fù)用(WDM)中的摻過渡金屬的玻璃陶瓷光纖的背熒光。寬譜帶源具有比ELED源更佳更平坦的譜響應(yīng)和比引出型白光源更高的功率即強度。
經(jīng)驗測試表明，目前這種寬譜帶源和應(yīng)用該源的裝置，能得到寬得多的譜，可用來取代多個ELED源。在一實例中，必須用約3個ELED覆蓋本發(fā)明摻鎳和銩或鉺光纖的譜范圍，其組合帶寬在約1100～1550nm內(nèi)約450nm。該源偏離平均強度不大于～5dB。
另外，以光學(xué)方法對該媒體賦能的準(zhǔn)確波長可以是圖4所示的一個因素。圖4示出在激光器以980和820nm賦能即泵運時，摻Cr與Ni的組合媒體的相對寬度和強度的比較。從約950nm～1550nm，在820nm賦能的組合媒體在600nm的帶寬內(nèi)僅顯現(xiàn)5dB脈動。在其它波長如630nm泵運，可改進短波長性能。寧可在800～820nm發(fā)激光，填補短于1400nm的波長，在這一點上，它使譜寬增大了附加的100nm。該特征可能由Cr+3離子的熒光造成，因為Cr+3離子不為980nm泵運所激發(fā)。
還可想出其它控制譜平坦度的方法，其中包括把泵分離耦合器設(shè)定于特別有利的比率?？捎帽梅蛛x耦合器的波長響應(yīng)特性來控制送給各光纖的相對泵功率量，因而通過把泵運波長調(diào)節(jié)幾十納米，能明顯改變泵運分配。在圖5A和5B的例中，比率定為50∶50，但很容易改為80∶20、70∶30、60∶40或在其間的任一變化等等。另一個方法是把可變光學(xué)衰減器(VOA)引入泵分離耦合器的輸出臂，這樣，在裝置制造后可控制平坦度。或者用分離的泵運激光器激發(fā)不同摻雜的光纖，只要簡單地改變各泵的輸出功率，就能控制整個平坦度。這些方法僅作為示例，而完全不限制本發(fā)明。
圖5A和5B示出其它光纖裝置諸替代實施例的示意表示，它們可用來組合熒光譜。這些設(shè)計的替代方案可以而且應(yīng)該包括在本揭示范圍內(nèi)，例如以光纖為基的寬譜帶源的有效應(yīng)用包括一種表征以光纖為基的元件(如光柵、耦合器以及用于傳輸?shù)膿诫s光纖和放大器)損耗譜的裝置。美國專利No.6,297,179描述了配用玻璃陶瓷增益媒體的光信號裝置，其內(nèi)容通過引用包括在這里。
配用該寬譜帶源的其它裝置包括表征光纖或以光纖為基的元件傳輸特性的設(shè)備。根據(jù)這類應(yīng)用，增大功率輸出可改善動態(tài)測量范圍，具有較少平均操作的更短的測量時間，以及更高的分辨率。對于某些寬譜帶源與裝置實施例，其一個材料主體含有一種或多種過渡金屬類離子，得到的輸出譜本來極寬。如上所述，圖9代表本發(fā)明一實例，摻鎳玻璃陶瓷光纖的輸出譜具有期望的特性最大波長的中心約在1250nm處，寬的譜帶寬(～250nmFWHM)，平滑的線形。
寬譜帶源也適用于OCT場合，一優(yōu)化的裝置呈現(xiàn)出高度空間相干性、高亮度與寬的帶寬，最后的參數(shù)還控制著該裝置的深度分辨度。這類特性十分適用于生物成像裝置。圖10所示使用980nm泵運激光二極管的裝置，尤其適用于OCT的顯現(xiàn)場，因為它相對廉價、密致而且是一種全光纖源。再者，生成的譜以期望的波長為中心而遠離任何強吸水峰，其近高斯線形使干涉圖信號處理相對容易。在應(yīng)用于OCT或OCDR系統(tǒng)時，該源大的FWHM明顯改善了空間分辨度。
摻過渡金屬的光纖能使分辨度的潛力小于5微米。相比之下，現(xiàn)有裝置將超發(fā)光二極管用作發(fā)光源，因帶寬相對低(通常＜70nm)，分辨度僅為8～20微米左右。對于將來的OCT應(yīng)用，更希望以800nm波長為中心的寬譜帶源，但要求分辨能力比目前水平有提高，例如將800nm二極管應(yīng)用于憑借OCT技術(shù)觀察圖像的特定系統(tǒng)，因二極管提供很窄的譜帶寬，只有相當(dāng)?shù)偷姆直娑取１景l(fā)明解決了這一問題。圖11示出另一例可能適合OCT系統(tǒng)的寬譜帶源的輸出。來自摻Cr+3玻璃光纖的寬譜以約800nm為中心，寬度超過200nm。另一些調(diào)整能改進這些寬帶光纖源的線形狀，這類調(diào)整例如包括用帶通濾波器對輸出譜濾波，該濾波器甚至可用于進一步改善高斯線條形狀。
如前所述，當(dāng)前技術(shù)的裝置基于單只或多只激光二極管、摻稀土光纖ASE(放大的自發(fā)射)源、熱白光源、應(yīng)用短脈沖(飛秒)激光器的連續(xù)譜生成或者對各種激光器輸出作快速波長調(diào)諧，但這些技術(shù)中沒有一種呈現(xiàn)出本發(fā)明寬譜帶源如以光纖為基的實施例的期望的帶寬及伴隨的裝置明顯更簡單、不昂貴的優(yōu)點。
應(yīng)用寬譜帶源的另一個場合包括用于波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)場合的光譜限幅源目前，來自摻鉺光纖的ASE譜一直被用來主要對短程與地鐵系統(tǒng)顯示這種低成本源傳輸系統(tǒng)的潛能。位速率與每條信道的光學(xué)帶寬的折衷，表明10Gb/s數(shù)據(jù)率要求每條信道的光學(xué)帶寬約3nm，因而20條信道的系統(tǒng)要求ASE源的帶寬超過60nm。使用摻過渡金屬的波導(dǎo)即光纖，很容易滿足并超過這一寬帶ASE指標(biāo)，允許更高的位速率和/或更多的信道。
雖然已舉例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明并不限于專門揭示的諸實施例，在不違背本發(fā)明的精神與范圍的情況下可作修正和變化。因此，除非這些變化脫離下述如權(quán)利要求所限定的本發(fā)明范圍，否則應(yīng)約束在本文所包括的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種包括至少一個主體的寬譜帶源，所述主體含一種或多種過渡金屬離子或稀土金屬離子，其特征在于所述源在以光學(xué)方法被賦能時，在近紅外區(qū)產(chǎn)生帶寬至少為150～250nm的寬輸出譜。
2.一種包括至少一個主體的寬譜帶源，所述主體含一種或多種過渡金屬離子，其特征在于所述源在以光學(xué)方法被賦能時，在近紅外區(qū)產(chǎn)生強度不偏離平均強度±10dB以上的寬廣的組合輸出譜。
3.如權(quán)利要求1的所述源，其中當(dāng)主體含一種以上過渡金屬離子時，所述源在以光學(xué)方法被激發(fā)時在近紅外區(qū)產(chǎn)生寬廣的組合輸出譜。
4.如權(quán)利要求1的所述源，其特征在于包括一種選自結(jié)晶體、玻璃陶瓷、玻璃和有機聚合物基質(zhì)的材料。
5.如權(quán)利要求1的所述源，其特征在于包括一種玻璃陶瓷材料。
6.如權(quán)利要求4的所述裝置，其中所述材料是一種透明的鎂橄欖石主體。
7.如權(quán)利要求4的所述裝置，其中所述材料是一種透明的鎵酸鹽尖晶石主體。
8.如權(quán)利要求4的所述裝置，其中所述材料是一種透明的硅鋅礦主體。
9.如權(quán)利要求1的所述源，其中所述源配裝入光學(xué)元件裝置。
10.如權(quán)利要求9的所述源，其中所述裝置是光學(xué)波導(dǎo)。
11.如權(quán)利要求9的所述源，其中所述裝置是光纖。
12.如權(quán)利要求9的所述源，其中所述裝置是放大器。
13.如權(quán)利要求9的所述源，其中所述裝置是光學(xué)賦能器。
14.如權(quán)利要求9的所述源，其中所述裝置用于OCT或OCDR。
15.如權(quán)利要求1的所述源，其中所述過渡金屬離子選自Co+3、Cr+3、Cr+4、Cu+2、Cu+、Ni+2、Ti+3與V+2。
16.如權(quán)利要求1的所述源，其中所述源在約800nm與1800nm之間產(chǎn)生一相對同等級強度的組合輸出譜。
17.如權(quán)利要求16的所述源，其中所述源在約1050nm與1580nm之間產(chǎn)生一相對同等級強度的組合輸出譜。
18.如權(quán)利要求2的所述源，其中所述源在所述主體內(nèi)還包含稀土離子。
19.如權(quán)利要求18的所述源，其中所述稀土離子包括Er、Tm、Pr或Nd。
20.一種包括至少一個主體的寬譜帶源裝置，所述主體含一種或多種過渡金屬離子，其特征在于所述裝置在以光學(xué)方法被賦能時，在近紅外區(qū)產(chǎn)生寬廣的輸出譜。
21.如權(quán)利要求20的所述裝置，其中當(dāng)所述主體含一種以上過渡金屬離子時，所述裝置產(chǎn)生強度不偏離平均強度±10dB以上的組合輸出譜。
22.如權(quán)利要求20的所述裝置，其中所述裝置的主體用選自結(jié)晶體、玻璃陶瓷、玻璃和有機聚合物基質(zhì)的一種材料制作。
23.如權(quán)利要求20的所述裝置，其中所述裝置的主體用玻璃陶瓷材料制作。
24.如權(quán)利要求20的所述裝置，其中所述裝置是光學(xué)元件裝置。
25.如權(quán)利要求23的所述裝置，其中所述裝置是光學(xué)波導(dǎo)。
26.如權(quán)利要求23的所述裝置，其中所述裝置是光纖。
27.如權(quán)利要求23的所述裝置，其中所述裝置是放大器。
28.如權(quán)利要求23的所述裝置，其中所述裝置是光學(xué)賦能器。
29.如權(quán)利要求23的所述裝置，其中所述裝置用于OCT或OCDR。
30.如權(quán)利要求20的所述裝置，其中所述過渡金屬離子選自Co+3、Cr+3、Cr+4、Cu+2、Cu+2、Ni+2、Ti+3與V+2。
31.如權(quán)利要求20的所述裝置，其中所述裝置在約800nm與1800nm之間產(chǎn)生相對同等級強度的組合輸出譜。
32.如權(quán)利要求31的所述裝置，其中所述裝置在約1050nm與1580nm之間產(chǎn)生相對同等級強度的組合輸出譜。
33.如權(quán)利要求20的所述裝置，其中所述裝置在所述主體中還含有稀土離子。
34.如權(quán)利要求33的所述裝置，其中所述稀土離子包括Er、Tm、Pr或Nd。
35.一種具有寬廣的同時發(fā)生的波長范圍的裝置，所述裝置含有呈現(xiàn)至少約150～250nm寬的相對寬廣熒光的摻以過渡金屬離子的材料，其特征在于所述裝置發(fā)射一種組合光譜，其強度在約800nm～1800nm范圍內(nèi)不偏離平均強度的10dB左右。
36.如權(quán)利要求35的所述裝置，其中所述強度不偏離所述平均強度5dB以上。
37.一種寬譜帶源裝置的制作方法，其特征在于包括準(zhǔn)備至少一種含過渡金屬離子的材料，把所述材料構(gòu)成一光學(xué)元件，對所述材料中的所述過渡金屬賦能，和發(fā)射寬廣的組合熒光，其強度在大于或等于約700nm的譜區(qū)內(nèi)不偏離平均強度約10dB左右。
38.如權(quán)利要求37的所述方法，其特征在于還包括兩塊作為摻有同類過渡金屬離子的主體或幾個主體的不同的材料襯底。
39.如權(quán)利要求37的所述方法，其特征在于還包括提供兩個或多個含一種以上過渡金屬離子的主體。
40.一種產(chǎn)生光學(xué)發(fā)射的方法，其特征在于所述方法包括提供至少一種含至少一種或多種過渡金屬離子的材料主體，并對主體賦能，以在近紅外區(qū)內(nèi)產(chǎn)生相對寬廣的具有相對同等級強度的組合輸出譜。
41.如權(quán)利要求40的所述方法，其特征在于還可包括在約900～1560nm譜范圍內(nèi)產(chǎn)生其強度不偏離平均強度約10dB左右的發(fā)射。
42.如權(quán)利要求40的所述方法，其特征在于還可包括提供一個用選自結(jié)晶體、玻璃陶瓷、玻璃與有機聚合物基質(zhì)的某種材料制作的主體。
43.如權(quán)利要求40的所述方法，其中材料主體可摻有選自Co+3、Cr+3、Cr+4、Ni+2、Ti+3與V+2的過渡金屬離子。
全文摘要
一種寬譜帶源，包括配用所述寬譜帶源的有關(guān)裝置，它在來自被摻入一個或多個材料主體的一種或多種過渡金屬離子的組合中，利用了至少一個，較佳兩個或多個寬廣的熒光譜。所述主體選自結(jié)晶體、玻璃陶瓷、玻璃或有機聚合物材料。所述寬譜帶源或裝置能產(chǎn)生極寬的熒光譜。所述組合譜較佳地延伸約500nm－600nm－700nm的波長范圍，其強度在一部分近紅外區(qū)范圍內(nèi)不偏離平均強度約10dB以上。
文檔編號C09K11/67GK1531767SQ02812079
公開日2004年9月22日 申請日期2002年5月1日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月3日
發(fā)明者G·H·比爾, N·F·波雷利, K·E·唐內(nèi), B·N·薩姆森, G H 比爾, 唐內(nèi), 波雷利, 薩姆森 申請人:康寧股份有限公司