包括纳米颗粒的放大器光纤和制造方法.pdf

一种放大器光纤，包括介质基体的中心纤芯，掺杂有至少一种元素，以确保在光纤中传送的光信号的放大；以及环绕中心纤芯的包层，适于限制在纤芯中传送的光信号。该光纤还包括金属纳米结构，用于在中心纤芯的介质基体中产生电子表面共振，所述电子表面共振的波长对应于该元素的激发能级，以确保放大。这样的光纤可以构成放大器光纤，激光器或光学传感器。

1.  一种放大器光纤，包括：
介质基体的中心纤芯，掺杂有至少一种元素，以确保在光纤中传送的光信号的放大，
环绕中心纤芯的包层，适于限制在纤芯中传送的光信号，
金属纳米结构，适于在中心纤芯的介质基体中产生电子表面共振，所述电子表面共振的波长对应于该元素的激发能级，以确保放大。

2.  如权利要求1所述的光纤，其中该金属纳米结构设置于光纤的纤芯内。

3.  如权利要求1所述的光纤，其中该金属纳米结构设置于光纤的包层内且紧邻纤芯附近。

4.  如权利要求1至3之一所述的光纤，其中该纤芯的掺杂元素是稀土或稀土的组合。

5.  如权利要求4所述的光纤，其中该稀土元素是铒。

6.  如权利要求1至5之一所述的光纤，其中该中心纤芯的介质基体是硅。

7.  如权利要求4至6之一所述的光纤，其中该中心纤芯还包括掺杂元素，以通过稀土元素来改进信号的放大。

8.  如权利要求1至7之一所述的光纤，其中金属纳米结构包括选自铑(Rh)、铱(Ir)、钌(Ru)、钼(Mo)、锇(Os)、铂(Pt)或其组合的金属。

9.  如权利要求8所述的光纤，其中该金属纳米结构包括包含金(Au)或银(Ag)的合金。

10.  如权利要求1至9之一所述的光纤，其中该金属纳米结构具有小于或等于100nm的直径，优选小于或等于10nm。

11.  如权利要求1至10之一所述的光纤，其中该金属纳米结构具有大于或等于2200℃的熔点。

12.  如权利要求1至11之一所述的光纤，其中该金属纳米结构具有大于或等于2200℃的汽化温度。

13.  如权利要求1至12之一所述的光纤，其中该金属纳米结构具有椭圆形状。

14.  如权利要求1至12之一所述的光纤，其中该金属纳米结构具有环形形状。

15.  如权利要求1至14之一所述的光纤，其中该金属纳米结构由至少部分被金属涂层环绕的稀土细粒所构成。

16.  如权利要求1至14之一所述的光纤，其中该金属纳米结构由至少部分掺杂有稀土原子的涂层环绕的金属细粒所构成。

17.  一种激光器，其包括至少一部分根据权利要求1至16之一的光纤。

18.  一种光学传感器，其包括至少一部分根据权利要求1至16之一的光纤。

19.  一种光纤放大器，其包括至少一部分根据权利要求1至16之一的光纤。

20.  一种用于制造放大器光纤的方法，该放大器光纤包括中心纤芯，适于传送和放大光信号；以及环绕中心纤芯的包层，适于限制在纤芯中传送的光信号，该方法包括以下步骤：
-通过化学或物理合成来合成金属纳米结构；
-在水溶液里散布纳米结构；
-在所述溶液里溶解稀土搀杂剂；
-通过化学汽相沉积(CVD)来使硅棒浸透所述溶液，以形成光纤预制件的纤芯；
-通过预制件的光纤拉制来拉制光纤。

21.  一种用于制造放大器光纤的方法，该放大器光纤包括中心纤芯，适于传送和放大光信号；以及环绕中心纤芯的包层，适于限制在纤芯中传送的光信号，该方法包括以下步骤：
-通过化学或物理合成来合成金属纳米结构；
-在第一水溶液里散布纳米结构；
-在第二水溶液里溶解稀土搀杂剂；
-通过化学汽相沉积(CVD)来使硅棒浸透所述第一溶液，以形成光纤预制件的部分包层；
-通过化学汽相沉积(CVD)来使硅棒浸透所述第二溶液，以形成该预制件的纤芯；
-通过预制件的光纤拉制来拉制光纤。

22.  一种用于制造放大器光纤的方法，该放大器光纤包括中心纤芯，适于传送和放大光信号；以及环绕中心纤芯的包层，适于限制在纤芯中传送的光信号，该方法包括以下步骤：
-通过化学或物理合成来合成稀土纳米级细粒的粉末；
-在所述细粒上沉积金属涂层，以获得金属纳米结构；
-在水或酒精悬浮液里散布纳米结构；
-通过化学汽相沉积(CVD)来使硅棒浸透所述溶液，以形成光纤预制件的纤芯；
-通过预制件的光纤拉制来拉制光纤。

23.  一种用于制造放大器光纤的方法，该放大器光纤包括中心纤芯，适于传送和放大光信号；以及环绕中心纤芯的包层，适于限制在纤芯中传送的光信号，该方法包括以下步骤：
-通过化学或物理合成来合成纳米级金属细粒的粉末；
-在所述细粒上沉积掺杂有稀土的层的涂层，以获得金属纳米结构；
-在水或酒精悬浮液里散布纳米结构；
-通过化学汽相沉积(CVD)来使硅棒浸透所述溶液，以形成光纤预制件的纤芯；
-通过预制件的光纤拉制来拉制光纤。

包括纳米颗粒的放大器光纤和制造方法
技术领域
本发明涉及光纤领域，更特别地涉及一种适于放大传送的光信号的放大器光纤。该放大器光纤能特别地用作高带宽传送线放大器或用作激光器。本发明还涉及一种用于制造这样的光纤的方法。
背景技术
放大器光纤和特别是掺杂有例如铒的稀土元素的光纤通常用于长距离光通信系统，以放大传送的光信号。这样的光纤用在EDFA(掺铒光纤放大器)中且具有由硅基体(matrix)组成的中心纤芯，该硅基体包括铒掺杂元素，可选与补充(complementary)掺杂元素组合，以使得改善放大成为可能。
以本身公知的方式，在EDFA型光纤中的光学放大是通过向光纤注入泵浦信号以激发掺杂元素的(Er³⁺)离子而工作。当光信号通过这部分光纤时，其由激光效应通过产生在所有方面与入射光子相同的光子来去激发(deexcitate)离子。因此该光信号被加倍。在EDFA放大器的特定例子中，仅仅存在两个能用于光泵浦的波长，也就是980nm和1480nm。980nm波长通常用于低噪声设备，但对应的吸收窗口相对较窄；因此必须使用复杂且昂贵的稳定激光源。1480nm波长的吸收窗口较宽，但需要使用昂贵的非常大功率的激光器。
因此已经寻找使用其他波长、特别是较短波长来对放大器光纤进行泵浦。公知的解决方案包括使用在其吸收和发射谱中具有很大重叠面积的共掺杂元素之间的能量转移。例如在镱和铒(Yb/Er)元素之间的转移或在半导体元素和铒元素之间的转移。
为了拓宽泵浦波长的吸收窗口而在镱和铒元素之间的能量转移，已特别地在公开文献“Coherent effect of Er³⁺-Yb³⁺ co-doping onenhanced photoluminescence properties of Al₂O₃ powders by sol-gelmethod”(X.J.Wang等人，Optical Materials 26(2004)253-259)和“Optical gain of single mode short Er/Yb doped fiber”(Q.Wang等人，Opt.Express 12，6192-6197(2004))中描述。但是该解决方案限于相对高的泵浦波长。
为了减小泵浦波长而在半导体元素和铒之间的能量转移已特别地在公开文献“Visble Wavelenth Emission in the Silica Glass FiberDoped with Silicon Nano-particles”(Songbae Moon等人，ECOC 06.parer We3，P33，proceedings vol 3，p187-188)和“Evidence of energycoupling between Si nanocrystals and Er³⁺in ion-implanted silica thinfilms”(C.E.Chryssou等人，Applied Physics Letters，Vol.75，No.14，4th October 1999)中描述。但是该解决方案由于保持半导体元素而在还原态(reduced state)的问题而受限。
对于上述现有技术的两个解决方案，能量转移到铒原子的效率受限于最接近的邻居，即在活性中心(active species)之间的几个纳米的距离。
因此存在对于允许使用减小的泵浦波长、特别是在可见范围内的放大器光纤，以能使用低成本光源的需要。
而且，在泵浦信号的功率和由Er³⁺离子产生的发射之间的能量转移限于大约40％。因此也寻找到通过提高由稀土离子产生的发射强度、特别是依靠在该转移中涉及的离子之间的较长范围相互作用来提高信号放大效率。
出于这个目的，本发明提出利用设置在光纤的纤芯中或纤芯附近的金属纳米结构的电子表面共振的现象，这被称为SPR或“表面等离子体共振”。注入光纤的光信号将引起环绕纳米结构的电子云的振动；环绕纳米结构的自由电子随后可以与光纤的纤芯的介质基体(dielectric matrix)共振。当共振波长对应于确保放大的稀土元素的激发能级时，确保了在泵浦信号和放大发射之间的能量转移。
电子表面共振SPR的现象已经被观测到了。
例如，公开文献“Optical Properties of Gold Nanorings”(J.Aizpurua等人，Physical Review Letters，Vol 90，No.5.7th February2003)描述了设置在玻璃基体中的环形金纳米颗粒的光响应。
而且，公开文献“Surface plasmon polariton modified emission oferbium in a metallodielectric grating”(J.Kalkman等人，Applied PhysicsLetters，Vol 83，No.1，7th July 2003)、“Coupling of Er ions to surfaceplasmons on Ag”(J.Kalkman等人，Applied Physics Letters，Vol 86，2005，041113-1-3)和“Plasmon-enhanced erbium luminescence”(H.Mertens等人，Applied Physics Letters，vol.89，2006，211107-1-3)描述了由设置在银纳米颗粒附近的铒离子发射的光强的增长。因此将热效应限制在平面波导中是可能的。
公开文献“Assessment of spectroscopic properties of erbium ions ina soda-lime silicate glass after silver-sodium exchange”(A.Chiasera等人，Optical Materials 27(2005)1743-1747)还描述了在铒离子上的银纳米颗粒的效应。该公开文献表明使用从360nm到750nm的激发波长是可能的，观测到由铒离子发射的光强的增长是可能的。但是，由于在银的熔点和光纤的制造温度之间的不相容性，该解决方案无法直接换位为光纤的应用。
该电子表面共振SPR现象因此无法用于激发放大器光纤中的铒离子。光纤的该制造限制对引入纳米结构的特性、尺寸和形状施加了选择。
而且，包括纳米颗粒的光纤在现有技术中是公知的。例如，文献EP-A-1 347 545或WO-A-2007/020362描述了在光纤的纤芯中包括纳米颗粒的光纤。在这些文献中描述的纳米颗粒包括稀土掺杂元素和至少一种用于改进信号放大的元素，例如铝、镧、锑、铋或其他。
但是，这些文献没有描述金属纳米颗粒，以使在光纤的纤芯中产生电子表面共振SPR现象成为可能。
金属纳米颗粒已经被用于光学传感器。例如，文献US-A-6 608716和US-A-7 123 359描述了包括掺杂的介质和多个用于形成不规则碎片形结构的聚集(aggregated)纳米颗粒的光学传感器。但是该掺杂的介质不是掺杂有稀土元素的放大器介质，而是掺杂有金属、半金属和/或半导体原子的介质。
文献US-A-6 807 323描述了在薄膜导体和掺杂有稀土元素或过渡金属的介电薄膜之间使用电子表面共振SPR现象的光学传感器。但是该文献没有描述设置在掺杂有至少一种稀土元素的介质基体中的金属纳米颗粒。
因此，现有技术的文献没有描述包括掺杂有至少一种稀土元素的纤芯、还包括金属纳米结构的光纤，以使得为了允许使用减小的泵浦波长和/或为了增加泵浦和放大之间的能量转移而在光纤的纤芯内产生电子表面共振SPR现象成为可能。
发明内容
因此本发明涉及一种放大器光纤，其包括：
-掺杂有至少一种元素的介质基体的中心纤芯，以确保对在光纤中传送的光信号的放大，
-围绕中心纤芯的包层，适于限制在纤芯中传送的光信号，
-金属纳米结构，适于在中心纤芯的介质基体中产生电子表面共振，所述电子表面共振的波长对应于该元素的激发能级，以确保放大。
根据本实施方式，金属纳米结构设置在光纤的纤芯内或光纤的包层内、该纤芯的紧邻附近。这样的纳米结构的实施例是纳米颗粒。
根据本实施方式，纤芯的掺杂元素是稀土或稀土的组合；例如铒。中心纤芯的介质基体可以是硅。中心纤芯还可以包括掺杂元素，用于改进信号放大。
根据本实施方式，金属纳米结构包括选自铑(Rh)、铱(Ir)、钌(Ru)、钼(Mo)、锇(Os)、铂(Pt)或其组合的金属。该金属纳米结构还可以包括包含金(Au)或银(Ag)的合金。
该金属纳米结构可以具有小于或等于100nm的直径，优选小于或等于10nm；它们可以具有大于或等于2200℃的熔点，和/或大于或等于2200℃的汽化温度。
根据本实施方式，金属纳米结构是椭圆形或环形；它们可以由至少部分被金属涂层环绕的稀土细粒所构成，或它们可以由至少部分掺杂有稀土原子的涂层环绕的金属细粒所构成。
本发明还涉及一种激光器，其包括至少一部分根据本发明的光纤；以及一种光学传感器，其包括至少一部分根据本发明的光纤。
本发明还涉及一种用于制造放大器光纤的方法，该放大器光纤包括中心纤芯，适于传送和放大光信号；以及环绕中心纤芯的包层，适于限制在纤芯中传送的光信号，该方法包括以下步骤：
-通过化学或物理合成来合成金属纳米结构；
-在水溶液里散布该纳米结构；
-在所述溶液里溶解稀土搀杂剂；
-通过化学汽相沉积(CVD)来使硅棒浸透所述溶液，以形成光纤预制件的纤芯；
-通过预制件的光纤拉制来拉制光纤。
根据变形实施方式，本发明涉及一种用于制造放大器光纤的方法，该放大器光纤包括中心纤芯，适于传送和放大光信号；以及环绕中心纤芯的包层，适于限制在纤芯中传送的信号，该方法包括以下步骤：
-通过化学或物理合成来合成金属纳米结构；
-在第一水溶液里散布纳米结构；
-在第二水溶液里溶解稀土搀杂剂；
-通过化学汽相沉积(CVD)来使硅棒浸透所述第一溶液，以形成光纤预制件的部分包层；
-通过化学汽相沉积(CVD)来使硅棒浸透所述第二溶液，以形成该预制件的纤芯；
-通过预制件的光纤拉制来拉制光纤。
根据另一变形实施方式，本发明涉及一种用于制造放大器光纤的方法，该放大器光纤包括中心纤芯，适于传送和放大光信号；以及环绕中心纤芯的包层，适于限制在纤芯中传送的光信号，该方法包括以下步骤：
-通过化学或物理合成来合成稀土纳米级(nanoscopic)细粒的粉末；
-在所述细粒上沉积金属涂层，以获得金属纳米结构，；
-在水或酒精悬浮液里散布纳米结构；
-通过化学汽相沉积(CVD)来使硅棒浸透所述溶液，以形成光纤预制件的纤芯；
-通过预制件的光纤拉制来拉制光纤。
根据另一变形实施方式，本发明涉及一种用于制造放大器光纤的方法，该放大器光纤包括中心纤芯，适于传送和放大光信号；以及环绕中心纤芯的包层，适于限制在纤芯中传送的光信号，该方法包括以下步骤：
-通过化学或物理合成来合成纳米级金属细粒的粉末；
-在所述细粒上沉积掺杂有稀土的层的涂层，以获得金属纳米结构，；
-在水或酒精悬浮液里散布纳米结构；
-通过化学汽相沉积(CVD)来使硅棒浸透所述溶液，以形成光纤预制件的纤芯；
-通过预制件的光纤拉制来拉制光纤。
本发明还涉及一种光学传感器，一种激光器和一种光纤放大器，其都包括至少一部分上面公开的放大器光纤。
附图说明
在阅读本发明通过举例方式给出并参考附图的实施方式的下述说明时，本发明的其他特征和优点将变得明白，附图中：
图1示意性说明用于激发铒离子的电子表面共振SPR的原理；
图2a和图2b说明了铒原子的能量级；
图3示意性说明了根据本发明的光纤的第一实施方式；
图4示意性说明了根据本发明的光纤的第二实施方式；
图5示意性说明了根据本发明的光纤的第三实施方式；
图6示意性说明了根据本发明的光纤的第四实施方式。
具体实施方式
本发明将参考一种包括掺杂有铒(Er)的纤芯的、称为EDF(掺铒光纤)的类型的放大器光纤来在下文描述。但是应该理解的是，除了铒(Er)以外的稀土元素也可以用作掺杂剂，以确保在光纤中传播的光信号的放大，例如镱(Yb)、铥(Tm)或其组合。
光纤是由光学纤芯和光学包层组成的标准形式，该光学纤芯具有传送和可选择地放大光信号的功能，该光学包层具有将光信号限制在纤芯中的功能。出于这个目的，纤芯的折射率n_c和包层的折射率n_g是这样的，n_c>n_g。在放大器光纤的这种情况下，该纤芯典型地由掺杂有稀土原子(例如铒)的硅基体组成。可以提供附加掺杂元素，以通过稀土元素来改进信号放大。例如，添加铝(Al)使得拓宽铒的吸收谱成为可能。上面提到的文献EP-A-1347545或WO-A-2007/020362描述了这种用于改进信号放大的元素。
由掺杂有稀土的硅制成的光纤纤芯是透光电介质。本发明提出，在光纤纤芯中或纤芯附近添加金属纳米结构，以在中心纤芯的介质基体中产生电子表面共振。紧邻纤芯附近意味着包层与纤芯接触的部分。纳米结构意味着几百到几千个原子和/或分子的集合，产生一种物体，其至少一个尺寸在大小上是纳米尺度，在1和100纳米之间，该物体拥有特别的物理-化学特性。该包层包括硅，且因此可以被归类为电介质。
电子表面共振SPR现象在图1中被示意性地说明。
引入到硅介质基体中的金属纳米结构纳米颗粒被自由电子云所环绕。当泵浦信号被注入光纤时，环绕纳米结构的电子云的电子随后可以与硅基体共振。选择泵浦信号的波长以及金属纳米结构的尺寸、形状和特性以使共振波长对应于铒Er³⁺离子的激发能级是可能的，当光信号通过这部分光纤时，该铒Er³⁺离子将随后发射光子。因此该光信号被放大。
图2a表示在标准EDF光纤中使用的Er³⁺离子的激发和发射。在光纤中激光泵浦发射具有980nm波长、对应于铒离子激发能级的激发信号；铒Er³⁺离子通过去激发来发射1530nm处的信号，以放大在光纤中传送的光信号。如上所述，通常使用的980nm波长需要相对昂贵的稳定激光源。已经在寻找使用较短激发波长、特别是在可见范围内，以能使用简单的二极管作为激发源。
图2b表示在根据本发明的光纤中Er³⁺离子的激发和发射。可以使用488nm波长，其引起环绕硅基体中金属纳米结构的电子云的共振。共振频率对应于铒Er³⁺离子的激发能级，铒Er³⁺离子可以随后通过去激发而发射1530nm处的信号，以放大光纤中传送的光信号。因此在掺杂有稀土元素的光纤中通过使用与现有技术相比短得多的激发波长(并因此使用不太昂贵的设备)而获得了放大器效果。而且，通过SPR效应，Er³⁺离子的激发效率明显高于通过泵浦信号获得的激发效率，因此放大效率比现有技术高。
合并到光纤纤芯的金属纳米结构根据其尺寸、形状、特性和浓度被选择，一方面以使SPR效应在对应于用作放大掺杂剂的稀土离子的激发能级的频率处产生，另一方面以使其不干扰光纤中光信号的传送。例如，将金属纳米结构引入光纤纤芯改变了纤芯的粘度和折射率，可以导致由于扩散而引起的光损耗的增长。而且，合并到光纤纤芯或光纤纤芯附近的金属纳米结构必须与光纤的制造限制、特别是光纤拉制温度相容。
出于该目的，包括选自铑(Rh)、铱(Ir)、钌(Ru)、钼(Mo)、锇(Os)、铂(Pt)或其组合的金属的金属纳米结构是非常适合的。这样的纳米结构具有大于或等于2200℃的熔点，允许在没有改变纳米结构的情况下进行光纤拉制，或最低限度地具有大于或等于2200℃的汽化温度，允许在保持光纤的硅基体中的纳米结构的同时进行光纤拉制。后者可以在光纤拉制期间液化但不汽化。所使用的纳米结构还对于氧化和很大的电子密度具有良好的化学稳定性，以保证对于在光信号的效果下出现的电子表面共振现象来说有足够大的电子云的存在。根据实施方式，金属纳米结构可以包括由上述金属之一与金(Au)或银(Ag)组成的合金；金或银的重量百分比很小，比5％w/w小，以使得不降低熔点超过2200℃。这样的合金使得提高SPR效应成为可能。
与纳米结构相联系的参数(金属的特性、几何形状、数量、相对于铒的距离)的选择由想要的激发波长和铒浓度所决定，还由依赖于预计用途的光纤中光损耗的可接受水平所决定。例如，对于设置在光纤纤芯中、能够在位于400nm和700nm之间的波长处产生共振的金属纳米结构。该金属纳米结构的直径优选包括1nm和10nm之间。如果该纳米结构具有椭圆形状，前述直径是指椭圆形状的最大直径。
必须选择该金属纳米结构的浓度，以确保将被传送到铒的足够的能量级，从而获得所期望的电子共振效果。根据铒浓度等级，它可以基本上等于或达到低于铒浓度的一百倍，以限制光损耗。
该金属纳米结构的形状可以根据它们的尺寸、特性和预计用途而改变；它们可以基本上是圆的或椭圆的或环形的。椭圆或环形形状使得增加与硅基体接触的表面成为可能，且导致纳米结构周围的电子密度的增加。
图3说明了根据本发明的光纤的第一实施方式，其中金属纳米结构被引入光纤的铝/铒共掺杂纤芯。因此获得了包括金属纳米结构的掺铒铝硅酸盐光纤。在本实施方式中，电子共振波长将依赖于电子电荷密度，也就是说依赖于使用的金属和金属纳米结构的直径。
金属纳米结构纳米颗粒可以通过化学或物理合成来产生，且散布在水溶液中。铒和铝掺杂剂随后通过其氯化前驱物的溶解来与该溶液混合。该氯化前驱物(precursor)和纳米颗粒随后通过在MCVD操作期间浸透多孔硅棒而被合并，以获得预制件，从该预制件可以形成光纤。
在第二实施方式中，如图4所述，金属纳米结构纳米颗粒能够以掺杂有金属纳米结构的环形的形式在纤芯-包层界面处被引入掺铒纤芯附近。该实施方式使得当确保在铒原子和金属纳米结构之间的足够临近时，进一步限制由吸收产生的损耗来保证由SPR效应产生的能量转移成为可能。由化学或物理合成产生的金属纳米结构纳米颗粒被散布在水溶液中；铒和铝掺杂剂被溶解在单独的溶液中。该掺杂元素(Al，Er)和金属纳米结构(NP)随后通过在MCVD操作期间浸透多孔硅棒而被合并，以获得预制件，从该预制件可以形成光纤。
图5说明了根据本发明的光纤的第三实施方式，其中从铝和铒原子的集合而形成的纳米结构由金属层所覆盖。因此获得了包括由金属涂层环绕的Al/Er纳米颗粒的光纤。在该实施方式中，电子共振波长将依赖于电子电荷密度，也就是说依赖于使用的金属、金属层的厚度和纳米结构的外径。例如，在上述J.Aizpurua等人，Phys.Rev.Lett.，vol 90，No.5，2003的公开文献中，已经证实：对于具有60nm外径的金环，当环的厚度从14nm变化到9nm时，共振波长从700nm移动到1400nm。
Al/Er纳米颗粒可以通过导致纳米级细粒的粉末的化学或物理合成而产生。该粉末随后通过化学或物理合成而被金属层覆盖。该金属涂层可以覆盖Al/Er纳米颗粒的全部或仅一部分。由此被覆盖的颗粒形成金属纳米结构，且散布在水或酒精悬浮液里，随后通过在MCVD操作期间浸透多孔硅棒而被合并，以获得预制件，从该预制件可以形成光纤。
图6说明了根据本发明的光纤的第四实施方式，其中金属纳米结构被铝/铒共掺杂层所覆盖。因此获得了包括由包含稀土原子的涂层环绕的金属纳米结构的光纤。金属纳米结构可以通过导致纳米级细粒的粉末的化学或物理合成而产生。该粉末随后通过化学或物理合成而被Al/Er共掺杂层覆盖。该Al/Er涂层可以覆盖金属纳米结构的全部或仅一部分。由此被覆盖的颗粒随后被散布在水或酒精悬浮液里，通过在MCVD操作期间浸透多孔硅棒而被合并，以获得预制件，从该预制件可以形成光纤。
因此制造出一种光纤，其包括稀土掺杂纤芯，允许光信号的放大，且包括金属纳米结构，允许出现电子表面共振SPR现象以激发稀土离子。
在第三和第四实施方式中(图5和图6)，相对于第一和第二实施方式(图3和图4)而言，铒离子临近金属表面使得最优化对于激发信号和铒发射之间的能量转移的条件成为可能。但是图3和图4的实施方式允许对于铒和金属纳米结构的相对浓度更精密的控制。
根据预计用途，减小激发信号波长和因此使用不太昂贵的设备是可能的，和/或为了提高信号放大效率而显著提高稀土离子的发射强度是可能的。
这种光纤可以用作放大器，例如标准EDFA但具有较短的激发波长和更高的效率。这种光纤还可以用作例如具有提高的效率的光纤激光器。
这种光纤还可以用作光学传感器，用于基于低浓度的分子的SPR效应来探测，例如用于探测有毒气体或出于医疗或生物学用途而用于探测低浓度的物质。
当然，本发明不限于通过举例的方式描述的实施方式或用途。特别地，其他放大器掺杂元素可以用于替换铒或与铒组合。