[發明專利]具有不對稱芯的光纖及其制造方法無效

申請號：	201080045838.2	申請日：	2010-10-22
公開（公告）號：	CN102782539A	公開（公告）日：	2012-11-14
發明（設計）人：	瓦倫丁·蓋龐特瑟夫;丹·米亞尼科夫;艾廉·扎特斯蒂夫;弗拉迪米爾·瑟古伊夫;邁克爾·弗亞特金	申請（專利權）人：	IPG光子公司
主分類號：	G02B6/02	分類號：	G02B6/02;G02B6/26;H01S3/067
代理公司：	中科專利商標代理有限責任公司 11021	代理人：	呂雁葭
地址：	美國馬***	國省代碼：	美國;US
權利要求書：	查看更多	說明書：	查看更多
摘要：
搜索關鍵詞：	具有不對稱光纖及其制造方法
鉆瓜網技術展會專利詞庫專利權人專利榜在售專利公布日期熱門專利

【說明書】：

技術領域

本公開涉及構造有非圓形芯的光纖，所述非圓形芯被構造為使得沿著光纖的曲線形延伸部基模的有效面積的減少最小化。

背景技術

在不具有大模面積(LMA)有源光纖的情況下，不可能出現高功率光纖激光器系統。隨著光纖激光器系統的功率級別增長，對于激光輻射的質量提出了嚴格的要求。如本領域普通技術人員所公知的(“posita”)，沿著芯引導的模越少，光質量越高。因此，在構造能夠以支持期望波長下的基本單一的、近似折射受限的基模的MM光纖的方法做出了大量的努力。一旦MM光纖被恰當地激發，MM芯進一步沿著光路向下引導這種模，而基本不失真。在基本順直的光纖的背景下，MM芯在很大程度上是正確的。然而，實際上，光纖通常具有彎曲或曲線形的延伸部。

通常對于標準的光纖，例如芯具有階躍折射率輪廓的光纖，當基模沿著曲線形的延伸部傳播時，其有效面積，即在橫向尺寸上模有效覆蓋的區域的定量測量減小。基模朝向芯的外周的位移使得重疊區域縮減，即與具有增益介質和基模的芯區域共用的區域。同時，高階模沿著彎曲部朝向芯外周的位移不如基模的情況下那樣大。高階模(HOM)沿著彎曲部朝向芯外周的相對微小的位移可使得HOM的放大率實質上比這些模沿著芯的順直延伸部的放大率大。HOM的放大率越大，輸出束的質量越低。

隨著芯面積增加，上述公開的效果變得越來越顯著。這些現象看起來是限制芯面積擴大的主要因素之一，因此，也是限制具有階躍折射率輪廓和至少等于大約30μm芯直徑的有源光纖的功率級別的主要因素之一。

圖1A和圖1B確認了上述情況。圖1A示出了沿著9cm半徑延伸的32μm芯中的基模位移；圖1B示出了沿著15cm半徑的110μm芯的模的位移。顯然，芯直徑越大，模式失真越大。

使得由于彎曲引起的模式失真最小化的光纖制造方法以及光纖構造是公知的。一種已知的結構被構造為具有拋物形折射率輪廓，與階躍折射率輪廓相比，拋物形折射率輪廓提供了模面積沿著光纖彎曲部較少的減少。還已知不通過基模但是通過一種高階模的工作的光纖構造，每個高階模均具有比基模高的Δneff，即相應的芯和模的折射率之間的差。因此，高階模不像基模那樣易于受到光纖彎曲的影響。

發明概述

公開教導了使得沿著MM有源和/或無源光纖的曲線形延伸部的模式失真最小化的MM芯的可選構造、并入光纖的高功率光纖激光器系統以及在激光器系統中使用所公開的光纖構造的方法。

公開的光纖基于表示模式失真的程度的參數S和芯的半徑之間的關系。所述關系可近似如下：¹

(¹J.M.Fini“Design?of?LMA?amplifier?fibers?resistant?to?bend-induced?distortion”，Vol.24，No.8/Augusy/2007，Journal?of?Optical?Society?of?America)

Δnbend＝ncore*Rcore/Rbend，此處，Δnbend為由于彎曲引起的芯的相應的相對外周段的折射率之間的差，Rcore為芯半徑，Rbend為光纖的彎曲半徑；

Δneff＝ncore-neff，此處，Δneff為相應的模和芯的折射率之間的差；

基于前面的描述，當Δneff≤Δnbend時，基模位移，這與外芯區域(即，與偏移方向相反的區域或者相對于彎曲中心的區域)的外觀相關聯。

失真的參數S＝Δnbend/Δneff

由于Δneff～C*(1/Rcore)²，S與R³_core成比例。因此，半徑越小，失真越小。

根據公開，有源光纖或無源光纖設置有芯，所述芯具有以不同尺寸的軸為特征的非圓形構造。為了使得沿著彎曲部的模式失真最小化，光纖被定位為以使其最小的軸位于彎曲部的平面中。所公開的光纖的外包覆層被適當地標記以使短軸的取向便于恰當的纏卷以及進一步的安裝。

附圖說明

通過下列附圖的示例進一步詳細地描述本公開。