[發明專利]晶體結構大功率光纖

有效

• 申請號: 201410445778.3
• 申請日: 2014-09-02
• 公開（公告）號: CN104199142B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 李德建
• 申請（專利權）人: 鞍山睿科光電技術有限公司
• 主分類號: G02B6/032
• 分類號: G02B6/032;G02B6/036
• 代理公司: 深圳市中知專利商標代理有限公司44101
• 代理人: 呂曉蕾

技術領域：

本發明涉及一種晶體結構大功率光纖，它屬于光纖信息傳輸領域和光纖傳感領域技術，特別是大功率光纖技術領域。

背景技術：

晶體結構光纖(Photonic?Crystal?Fibers–PCFs)是在九十年代初提出的一個新概念，基于晶體結構光纖卓越的傳輸性能，如：超大的飽和功率、極低的色散、覆蓋很寬的傳輸波長，和卓越的傳感性能，如：克爾效應(Kerr?effect)能夠>50；溫度瞬變響應(Temperature?transients)接近6.5；法拉第磁光響應系數(Faraday?effect)>10等，引起了光纖信息傳輸領域和光纖傳感領域的極大興趣。但是由于晶體結構光纖的制造的工藝技術難度很大，所以至今無論國內或國際仍徘徊在實驗室樣品階段，市場上還沒有規模化生產的晶體光纖產品出現。

傳統結構的光纖無論是光纖芯摻雜還是包層摻雜其傳輸的飽和功率和傳輸光的波長范圍都受摻雜材料限制，因此傳輸飽和功率密度較低、傳輸波長范圍相對較窄。

作為單純傳輸激光功率的介質，數值孔徑除了影響光注入的耦合效率外，還直接影響光纖的使用性能，光在光纖內傳輸過程中除了包層模之外還會有部分光能量沿途不斷向光纖包層中滲透尤其在光纖發生彎曲時，如果光纖數值孔徑不足夠大，滲透進包層中的光能量以及包層模能量大部分會泄漏進入光纖的保護涂層，被保護涂層吸收。一旦需要光纖的傳輸能量達到數千瓦甚至數十千瓦時，一點點微小的滲透就會導致包層和保護涂層嚴重發熱直至被燒毀。因而傳統結構的光纖數值孔徑不足夠大，傳輸大功率激光光纖自身容易被燒毀。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種結構簡單，傳輸效率高、傳輸安全性和可靠性高，且生產成本較低的晶體結構大功率光纖。

本發明的目的是這樣實現的：

一種晶體結構大功率光纖，其特征在于它包括超純石英玻璃芯、環繞在超純石英玻璃芯周圍的晶體包層和摻氟的外包層管以及設置外包層管的管壁外表面的有機樹脂保護涂層構成；所述的晶體包層由圍繞排列在超純石英玻璃芯周圍的多根晶體單元管構成；在所述的超純石英玻璃芯和晶體包層之間的空隙中填充有高純氧氣或高純氮氣。

所述的超純石英玻璃芯為金屬氧化物雜質總含量低于0.5ppm，羥基含量(OH)約0.2ppm,氣泡、氣線含量接近零，傳輸效率>98％的超純石英玻璃芯。

所述的晶體單元管為石英玻璃毛細管。

所述的石英玻璃毛細管為超高純的光纖級石英玻璃毛細管。

所述的摻氟外包層管為摻氟石英玻璃管，所述的摻氟石英玻璃管的折射率與石英玻璃毛細管的折射率差Δ≈0.009。

所述的晶體結構大功率光纖傳輸波長覆蓋范圍：0.4μm～1.6μm。傳輸功率密度：>10kw/mm²。

所述的晶體包層由圍繞排列在超純石英玻璃芯的多根晶體單元管構成的一層結構的晶體包層。

所述的晶體包層由圍繞排列在超純石英玻璃芯周圍的多根晶體單元管構成的多層結構的晶體包層。

所述的有機樹脂保護涂層為有機硅橡膠光纖涂料或丙烯酸樹脂光纖涂料或聚酰亞胺光纖涂料。

在所述的超純石英玻璃芯和晶體包層之間的空隙中填充有純凈、分子量較低的特選氣體，所述的特選氣體的占空比例不低于60％。

本發明具有超大的數值孔徑，因此大幅度降低了光纖的彎曲附加衰耗、大幅度減少了包層模向保護涂層中泄漏，及提高了光纖的傳輸效率又保證了傳輸大功率激光和超大激光功率的可靠性、安全性。

附圖說明：

圖1為本發明的截面結構示意圖

圖2為本發明的傳輸原理圖

圖3為本發明的測試系統圖

圖4為本發明顯示數值孔徑的被測光斑圖

圖5為本發明實施例2的截面結構示意圖

具體實施方式：

下面結合附圖1、圖2、圖3、圖4和圖5，對本發明進行進一步的說明：

實施例1，如圖1中所示：