[發明專利]包含光敏性單芯的多芯光纖及制備方法

無效

• 申請號: 200710065338.5
• 申請日: 2007-04-11
• 公開（公告）號: CN101285910A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: 裴麗;趙瑞峰;延鳳平;董小偉;劉艷;譚中偉;寧提綱
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G02B6/036
• 分類號: G02B6/036;C03B37/01
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所
• 代理人: 毛燕生

技術領域

本發明涉及包含光敏性單芯的多芯光纖及制備方法，即大功率雙包層光纖激光器、有源多芯包層泵浦光纖以及光纖光柵的定點寫入技術，尤其是主動鎖相多芯相干包層泵浦大功率光纖激光器技術，屬于大功率激光器、特種光纖技術、光纖激光組束技術以及光電子器件等領域。

背景技術

稀土摻雜光纖領域是當前光學中一個嶄新的分支，稀土離子的增益特性結合光纖的優點，發展出了許多結構緊湊、效率很高的器件，特別是稀土摻雜光纖激光器得到了前所未有的高速發展。摻鐿包層泵浦光纖激光器可以實現高功率高光束質量的激光輸出，是當前國際上研究的一大熱點。

高功率光纖激光器將半導體激光器泵浦技術和雙包層光纖摻雜制造技術有機結合起來，吸收兩者優勢，將高功率、低亮度、廉價的多模LD光通過泵浦雙包層光纖結構，實現高亮度、衍射受限的單模激光輸出，大大提高了耦合及轉換效率，增加了輸出激光功率。光纖激光器只消耗相當于1％的燈泵激光器所需電能，同時其效率是半導體泵固體激光器(Nd激光系統)的兩倍以上。更高的效率、更長的使用壽命、更少的維護結合起來使得光纖激光器的應用富有極強的吸引力。

光纖激光器以其卓越的性能和低廉的價格，在光纖通信、工業加工、醫療、軍事等領域取得了日益廣泛的應用。盡管在實驗室已經實現單個光纖輸出超過1kW的單模激光，但是隨著激光技術在材料加工、空間通信、激光雷達、光電對抗、激光武器等領域的飛速發展，對高功率、高質量、高強度的激光需求愈來愈迫切，要求單模輸出功率達到MW甚至GW量級。由于受到非線性、結構因素和衍射極限的限制，且隨著功率的增加，光束質量變差。因此需要組束技術，實現大功率、高質量的激光輸出。

激光組束分為相干組束和非相干組束。非相干組束是通過多個相近激光波長在近場或遠場獲得光場的疊加，可以提高激光亮度，但是光束質量嚴重變差，且效率低下。

多路激光束通過相干疊加，輸出很亮的激光，同時光束的M²因子保持不變，因此利用光纖激光器結構簡單、體積小、使用靈巧的特點，采用相干組束實現大功率高質量的激光輸出，將在光電對抗和導彈防御等軍事、大型設備精密加工工業以及核聚變點火中發揮重要作用，使得光纖激光相干組束受到廣泛的重視，具有廣闊的市場前景。

多芯光纖自組裝即一根共用的內包層中類光子晶體樣排列多個摻雜單模光纖，這些纖芯直徑和摻雜參數相同，芯芯之間距離為微米量級，同時芯芯排列成環形、矩形等規則幾何形狀，泵浦光對所有的纖芯同時泵浦，在光纖的輸出端就可以獲得多路激光。多路激光束之間距離很近并且規則排列，在傳輸過程中各個纖芯內的激光束通過瞬逝波產生耦合，實現被動鎖相。這種自組織多芯光纖激光器，其各個纖芯的一致性要求及其苛刻，其同相位輸出是靠各個纖芯參數的高度一致性來保證的，工藝實現及其困難，目前還沒有大功率光纖激光器采用此類光纖的報道；而且目前報道的多芯光纖激光器采用被動鎖相，某個芯的作用占主導是隨機的，容易造成波長漂移與功率波動，不利于應用。

要實現多芯光纖的主動鎖相，采用通常的相干檢測、相位調整技術是不可行的，因為無法單獨調整多芯光纖內的某個纖芯的參數。要對多芯光纖激光器主動鎖相，需要對用于多芯光纖激光器的多芯光纖進行創新的設計。在多芯光纖中的某個纖芯有光敏性，其它的纖芯沒有光敏性，在有光敏性的光纖中可以寫入光柵，構成主諧振腔，主動鎖相。

所述包含光敏性單芯的多芯光纖突破目前多芯光纖激光器用多芯光纖的設計思想，每個芯的參數不需要嚴格一致，可以根據需要任意設計；各個纖芯的之間的距離、各個纖芯的排列方式也不需要嚴格控制；各個纖芯的摻雜元素、摻雜濃度可以任意選擇；各個纖芯的尺寸也可以不同；各個纖芯內層的結構、形狀也可以不同，這樣就對多芯光纖制作工藝大大降低，采用一般的堆積工藝就可以實現。

所述的包含光敏性單芯的多芯光纖，很容易寫入構成諧振腔用的光柵，采用通常的光柵寫入工藝就可以實現。在寫入光柵的時候，不會影響旁邊其它的纖芯。

發明內容

為了克服已有的自組裝多芯被動鎖相光纖激光器的不足，需要實現主動鎖相，本發明提供一種主動鎖相多芯相干包層泵浦光纖激光器用的包含光敏性單芯的多芯光纖及制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：包含光敏性單芯的多芯光纖的制備方法，包括如下步驟：

步驟1、制作多芯光纖的預制棒采用兩種不同沉積元素的材料，沒有光敏性的纖芯用預制棒不摻鍺；具有光敏性的纖芯用預制棒摻鍺、硼。

步驟2、把兩種預制棒都拉制成較細的細棒，把細棒的外包層除掉，只留下內包層、纖芯這兩層。