[發明專利]一種環形分布多芯光纖及其制備方法

無效

• 申請號: 201010138977.1
• 申請日: 2010-04-02
• 公開（公告）號: CN101840022A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 苑立波;戴強;田鳳軍;楊軍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G02B6/036
• 分類號: G02B6/036;C03B37/025
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于光纖制備技術領域，具體涉及一種具有環形分布多芯光纖的制備方法，可應用于大功率傳能光纖和大功率光纖激光器制作領域。

背景技術

近年來光纖激光器不僅朝著高功率的方向發展，并且對激光器本身的集成度要求也越來越高。為了實現體積小傳輸功率大的光纖激光器，多纖芯光纖激光器應運而生。多纖芯光纖激光器是實現短長度大功率激光傳輸的極具優勢解決方案。它相當于把多個激光器排列在一起，組成一個激光器陣列，吸收效率和輸出功率都可以大大提高。多纖芯光纖激光器的最重要組件就是多纖芯光纖，它是將多根摻雜纖芯整齊的排列在一個標準的多模硅基玻璃光纖中，這些摻雜纖芯沿著多模光纖的內側排列在一個端面上，在多模光纖的外面有外包層保護著。在多纖芯光纖中，為了提高輸出功率和同軸光密度，通常使用一個泵浦源泵浦所有的摻雜纖芯。就像將多個光纖激光器排列在一起，組成一個光纖激光器陣列。因此這種激光器在大功率激光器中具有很好的發展前景。

美國專利(Article?Comprising?an?Air-clad?Optical?Fiber，United?States?Patent，Patent?Number?5,907,652，1999)提出了一種雙包層光纖的制備方法。該光纖的結構為光纖芯、內包層、外包層1、外包層2和涂層，主要用于泵浦光放大器、長周期光纖光柵、光通信器件等。該光纖的纖芯采用MCVD法沉積Ge、Er、Yb等介質，內包層為普通的硅基玻璃材料，在該光纖預制棒的制作過程中外包層1采用了圓環排列的空芯毛細管、外包層2采用了硅基玻璃外套管，所制成的光纖纖芯、內包層、外包層1折射率依次降低，而外包層2折射率高于外包層1折射率，實現外包層2泵浦泄漏小于輸入光能的1/1000，從而實現大數值孔徑的多模泵浦光纖，因此也可以用于傳能光纖。該光纖制備中其光纖芯為摻雜稀土離子沉積獲得，而外包層1是在光纖預制棒組棒過程中插入空芯毛細管。因此其制棒過程要經過稀土離子摻雜制棒、組棒、高溫縮棒、及拉絲過程，工藝非常復雜。外包層1的空芯毛細管在拉絲過程中要保持其中空形狀和相互之間位置關系比較困難。

類似專利還有，例如美國專利(Optical?Fiber?with?Micro-structured?Cladding，Patent?Number7,072,552B2，2006)給出了一種雙包層光纖，其纖芯折射率高于內包層折射率，而同時內包層折射率又高于外包層，這樣實現了內包層做為纖芯的包層和多模泵浦能的傳遞。該光纖的外包層也可以采用空芯結構。另外光子晶體光纖等，例如美國專利(Double-clad?Photonic?Optical?Fiber，PatentNumber7,283,711B2，2007)。歐洲專利(Optical?Fibre?with?High?Numericalaperture，Patent?Number?EP1?421?420B1)等等。上述若干種光纖都屬于空芯光子晶體光纖或者微結構光纖，其共同的不足之處在于光纖芯需要沉積摻雜、空芯結構制作困難，工藝比較復雜。

北京交通大學簡偉等提出(一種高功率包層泵浦單模輸出多芯光纖及其制作方法，專利申請號200610169811.X)一種多芯包層泵浦多芯光纖制作方法，采用加工增益介質摻雜纖芯棒，然后將這種纖芯棒拉制成芯棒。然后截取相同芯棒若干，按照均勻格點或者非均勻格點方式組成芯棒束，再加上外套筒并經過高溫加熱得到實心預制棒，經光纖拉絲塔拉絲后得到多芯光纖。但是這種方法的實現也存在一定的制備困難：該光纖預制棒的制備需要化學氣相沉積結合溶液摻雜技術、并將這種摻雜芯棒在光纖拉絲塔上拉制成芯棒，再經過組棒、高溫縮棒，最后在光纖拉絲塔上拉出多芯光纖。該方法加工工藝復雜，需要精密設備和技術控制該工藝的各個環節，成本較高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠產生環形光場，提高光纖傳遞能量的水平，可用于大功率光纖激光器器件的環形分布多芯光纖。本發明的目的還在于提供一種可以降低多芯光纖制備難度，解決多芯光纖制備的經濟性問題的環形分布多芯光纖的制備方法。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明的環形分布多芯光纖由一組光纖芯、內包層、外包層、涂層構成，所述的一組光纖芯是分布在光纖內包層與外包層之間的一組性能相同的呈圓環形分布的光纖芯。

本發明的環形多芯光纖的制備方法為：將一組光纖芯與一根實芯石英玻璃棒組合后插入外層石英玻璃套管內，且這一組光纖芯在外層石英玻璃套管與內層實芯石英玻璃棒之間構成圓環形分布的幾何結構，燒結一側端頭制成多芯光纖預制棒。