[發明專利]一種大芯徑傳能光纖

有效

• 申請號: 201410591146.8
• 申請日: 2014-10-29
• 公開（公告）號: CN104316993B
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 楊晨;張雅婷;韋會峰;李江;曹蓓蓓;汪洪海;呂大娟
• 申請（專利權）人: 長飛光纖光纜股份有限公司
• 主分類號: G02B6/036
• 分類號: G02B6/036;G02B6/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平

本發明涉及一種大芯徑傳能光纖，包括芯層和包層，其特征在于所述的芯層為純硅（SiO2）玻璃層或者摻氟（F）玻璃層，芯層的直徑D1為400μm~620μm，芯層的相對折射率差Δ1為?0.2%~0%，所述的包層分為內包層和外包層，緊密環繞芯層的為內包層，內包層為摻氟玻璃層，內包層的直徑D2為440μm~700μm，內包層的相對折射率差Δ2為?1.9%~?0.9%，外包層為純硅玻璃層或者摻氟玻璃層，外包層的直徑D3為500μm~760μm，外包層的相對折射率Δ3為?0.5%~0%。本發明的光纖具有良好的中高功率激光傳輸效率和長期使用的穩定性，非常適合在工業激光中的應用。本發明光纖具有較高的耦合效率和傳輸效率，光纖傳輸效率可以達到95%以上；光纖可以傳輸達到600w的中高功率激光；光纖具有良好的穩定性。

技術領域

本發明涉及一種傳輸中高功率能量的大芯徑光纖，該光纖具有高的能量損傷閾值和良好的傳輸效率和傳輸穩定性，屬于光纖技術領域。

背景技術

相對于纖芯直徑不大于10μm的單模光纖而言，芯徑大于200μm的純硅芯大芯徑光纖是用于傳輸中高功率能量的良好材料。大芯徑光纖具有較大的數值孔徑、較大的纖芯直徑，非常有利于能量光的耦合及傳輸。純硅芯的材料結構使得光纖具有較高的能量損傷閾值 。在中國專利201210221499.X中，描述了一種用于工控、醫療等領域的傳能光纖，該光纖玻璃部分為低羥基高純石英，在石英的表面涂有一層具有特定組分配比的低折射率涂料，該發明的優點是可以降低傳能光纖的生產成本。在該專利中，沒有說明該發明光纖在中高功率（>300w）的工作條件下的傳輸性能。一般地，我們認為用于工控、醫療等領域的功率是小于工業應用所需要的300w以上的功率的。

在中國專利201310435892.3中，描述了一種芯層摻鍺并且具有漸變折射率剖面的大芯徑彎曲不敏感多模光纖，該光纖通過折射率下陷的包層來提高光纖的抗彎曲性能。芯層中鍺的摻雜將會改變芯層材料的材料性能，造成激光損傷閾值的降低，這是不利于中高功率的激光能量傳輸的。在該專利中，所發明的光纖主要用于100w以下的功率傳輸。

在中國專利201210261813.7中，描述了一種聚合物包層光纖及其制造方法，該聚合物包層材料為全氟醚聚合物。同時也描述了一種雙包層光纖，該光纖的芯層為摻稀土材料，第一包層為折射率低于纖芯的石英玻璃，第二包層為全氟醚聚合物。該發明的特征在于形成包層的全氟醚聚合物材料，具有高的NA及穩定性。該專利未對石英玻璃部分的結構設計進行描述或者對所發明光纖的應用效果做描述。

一般的，摻雜劑會改變石英玻璃的相對折射率。鍺（Ge）、氯（Cl）、磷（P）等摻雜劑可以使得摻雜后的石英玻璃的相對折射率為正值，我們稱之為“正摻雜劑”，而氟（F）、硼（B）等摻雜劑可以使得摻雜后的石英玻璃的相對折射率為負值，我們稱之為“負摻雜劑”。如果同時使用一種“正摻雜劑”和一種“負摻雜劑”對石英玻璃進行摻雜，則摻雜后的石英玻璃的相對折射率可以為正值或者負值，或者為0。

發明內容

為方便介紹本發明內容，定義以下術語：

純硅材料：絕對不含Ge或者F，可以含有Cl、P等。

摻氟材料：絕對不含Ge，可以含有Cl、P等。

折射率剖面：光纖中玻璃折射率與其半徑之間的關系。

相對折射率差：

n_i和n₀分別為各對應部分的折射率和純二氧化硅石英玻璃的折射率。

光纖數值孔徑NA值：NA=n₀*(Δ1-Δ2)^1/2,n₀為純二氧化硅（SiO₂）的折射率。

氟（F）的貢獻量：摻氟（F）石英玻璃相對于純二氧化硅石英玻璃的相對折射率（ΔF），以此來表示摻氟（F）量。