[發明專利]光纖、光纖振蕩器和光纖放大器

在審

• 申請號: 201310616937.7
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN103777271A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 鞏馬理;肖起榕;閆平;張海濤;柳強
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G02B6/036
• 分類號: G02B6/036
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李迪

技術領域

本發明涉及光導技術領域，尤其涉及光纖、光纖振蕩器和光纖放大器。

背景技術

對于端面泵浦的光纖振蕩器和放大器來說，泵浦功率的吸收技術是提高其輸出功率的一個關鍵技術。端面泵浦耦合技術是高功率光纖放大器的常用耦合方式，其具有轉化效率高、容易實現等優點。

目前，對于普通雙包層光纖，纖芯直徑受基模要求的限制而不能太大，如果光纖的內包層直徑無限制的增大就會減小泵浦吸收，因此普通雙包層光纖的內包層直徑會限制初始入射的泵浦功率，最終限制端面泵浦光纖激光器的輸出功率。最近，一種有源錐形光纖作為增益介質的光纖激光器和放大器被提出，因為這種錐形光纖的寬端部分具有大的包層截面，因此它可以被低亮度、高功率的激光二極管泵浦，同時其窄端部分的纖芯直徑較小可以滿足基模輸出的要求。

但是此普通錐形光纖的包層和纖芯呈現相同的錐形形狀，即包層與纖芯的直徑比值不變，這就導致了泵浦功率的吸收沿光纖長度是非均勻的，即對泵浦光功率的吸收主要集中在泵浦端面處，這就會導致熱損傷、非線性效應等問題，從而最終影響輸出功率的提高和器件的穩定性。

發明內容

（一）解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供一種包層呈錐形結構的光纖，能夠實現對泵浦功率均勻吸收。

（二）技術方案

為了實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

一種光纖，包括：纖芯、內包層和外包層。其中，纖芯的橫截面沿光纖軸向保持不變；內包層的橫截面積從泵浦光入射的一端到泵浦光出射的一端沿光纖軸向逐漸變化，從而內包層沿光纖軸向成為泵浦光入射的一端橫截面積大而泵浦光出射的一端橫截面積小的椎體。

其中，所述的光纖為增益光纖。

其中，所述的纖芯屬于摻雜纖芯，在光纖纖芯上摻雜有鉺、鐿、銩和釹的其中一種或幾種。

其中，纖芯的折射率分布的類型為階躍形、肩膀形、A形、拋物形、W形中的其中一種。

其中，所述錐體沿光纖軸向剖面的兩條側邊為對稱的直線或弧線，所述錐體沿中心軸旋轉對稱。

一種光纖振蕩器，包含上述的光纖。

一種光纖放大器，包含上述的光纖。

（三）有益效果

本發明至少具有如下的有益效果：

1、此光纖的特點是：纖芯橫截面沿光纖軸向不變，而內包層和外包層截面的面積沿光纖軸向逐漸減小，即纖芯和內包層的面積比值沿光纖軸向逐漸增大。因此泵浦光從此光纖的大端面注入，沿著光纖軸方向內包層橫截面積逐漸減小造成吸收的泵浦光減少，但由于摻雜纖芯與內包層橫截面積的比值逐漸增大，因此將泵浦功率沿光纖長度均勻地耦合進入摻雜纖芯內，可以獲得泵浦功率的均勻吸收。

2、此光纖是增益光纖，由于所用的纖芯是摻雜纖芯，包括鉺、鐿、銩和釹等在內的各種增益粒子在光纖纖芯上摻雜。如此，光纖就被“激活”，變成有源介質，當以適當的波長泵浦時，就會在確定的波長上產生激光和放大。因此，此光纖可以應用于光纖振蕩器和光纖放大器。

3、上述的光纖呈錐形結構，而錐形側面剖面的兩條側邊為對稱的直線或弧線。包層呈不同錐形結構的光纖吸收泵浦功率的速度不同，因此，包層錐形結構的類型可按具體設計需求確定。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些圖獲得其他的附圖。

附圖1是本發明中一種包層呈錐形結構的雙包層光纖結構圖；

圖2是本發明中一種包層呈錐形結構的雙包層光纖設計實例；

圖3是本發明中一種包層呈錐形結構的雙包層光纖設計實例；

圖4是一種包含包層呈錐形結構光纖的光纖振蕩器的應用實例。

圖5是一種包含包層呈錐形結構光纖的光纖放大器的應用實例。

圖6：(a)前向端面泵浦的泵浦光在包層呈錐形的光纖中傳播動力學特性；(b)前向端面泵浦的泵浦光在普通雙包層光纖中傳播動力學特性；(c)前向端面泵浦的泵浦光在普通錐形光纖中傳播動力學特性；(d)輸出泵浦功率與初始入射泵浦功率的比值沿光纖長度的演化曲線；(e)泵浦功率的吸收速度沿光纖長度的演化曲線。

具體實施方式