[發(fā)明專利]一種多包層石英光纖的結(jié)構(gòu)有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201710359327.1 | 申請(qǐng)日： | 2017-05-19 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN107065066B | 公開(kāi)（公告）日： | 2019-10-18 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 韓帥;陳丹平 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所 |
| 主分類號(hào)： | G02B6/02 | 分類號(hào)： | G02B6/02;G02B6/028 |
| 代理公司： | 上海恒慧知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317 | 代理人： | 張寧展 |
| 地址： | 201800 上海市*** | 國(guó)省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 包層 石英光纖 內(nèi)包層 涂敷層 纖芯 光纖 石英玻璃包層 純石英玻璃 光纖激光器 低折射率 拉絲工藝 拉制 玻璃層 摻雜的 短光纖 高功率 高能量 抗老化 熱傳導(dǎo) 外包層 折射率 摻氟 膠包 涂覆 替換 | ||
本發(fā)明涉及一種多包層石英光纖的結(jié)構(gòu)，該多包層石英光纖包括纖芯，內(nèi)包層、外包玻璃層和涂敷層，拉制短光纖時(shí)，也可以不要涂敷層。與傳統(tǒng)多包層石英光纖相比，該光纖分別將纖芯及內(nèi)包層的折射率進(jìn)行了一定的提高，并將傳統(tǒng)外包層低折射率的涂覆膠包層替換為無(wú)摻雜的純石英玻璃包層或摻氟、硼等的石英玻璃包層。該發(fā)明使得該種光纖在拉絲工藝上更加簡(jiǎn)捷，在抗老化和熱傳導(dǎo)等性能上更加優(yōu)越，更適合高功率、高能量光纖激光器。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及石英光纖技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種多包層石英光纖的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)
稀土離子摻雜光纖激光器具有結(jié)構(gòu)緊湊穩(wěn)定、良好的散熱性能，極好的模式性能和光束質(zhì)量，吸引了世界各地科研院所的研究和關(guān)注，被認(rèn)為是極具潛力的大功率高亮度激光器增益介質(zhì)，在諸多領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
隨著半導(dǎo)體激光器(LD)的不斷發(fā)展，為光纖激光器提供了有效的泵浦源，使得光纖的輸出功率不斷地提高。傳統(tǒng)的高功率光纖激光器的雙包層光纖結(jié)構(gòu)是由稀土摻雜的芯層，純石英玻璃的內(nèi)包層、低折射率的有機(jī)涂覆膠層和有機(jī)涂覆膠的外包層所組成。低折射率的有機(jī)涂覆膠層的功能主要是增加內(nèi)包層的數(shù)值孔徑，以利于泵浦光耦合進(jìn)入纖芯。在功率不是很高的情況下這種膠可以滿足使用條件，但當(dāng)功率上升到一定程度時(shí)就會(huì)出現(xiàn)諸多問(wèn)題。首先當(dāng)功率較高時(shí)，光纖中光的強(qiáng)度包括紫外-可見(jiàn)發(fā)光上轉(zhuǎn)換發(fā)光的強(qiáng)度會(huì)急劇上升，光纖的溫度也會(huì)升高，同時(shí)這種涂覆膠的導(dǎo)熱性能較差，光纖的溫度也會(huì)升高。光纖在高功率狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間工作后低折射率膠會(huì)逐漸老化、脫膠，導(dǎo)致光纖激光器的使用壽命大大降低；同時(shí)光纖的發(fā)熱量更大，低折射率膠的散熱差會(huì)導(dǎo)致光纖在高功率狀態(tài)下產(chǎn)生模式不穩(wěn)定現(xiàn)象。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有石英光纖結(jié)構(gòu)中存在的問(wèn)題，提供了一種多包層石英光纖的結(jié)構(gòu)，用于高功率光纖激光器。通過(guò)離子摻雜的方式將Al和稀土及過(guò)渡金屬等發(fā)光活性離子摻入石英中制成光纖的纖芯，同樣通過(guò)離子摻雜的方式將非發(fā)光活性離子摻入石英中制成光纖的內(nèi)包層，使纖芯和內(nèi)包層二者的折射率比純石英玻璃都有一定的提高，重要的是將傳統(tǒng)外包層低折射率的涂覆膠包層替換為無(wú)摻雜的純石英包層或摻氟、硼的石英包層玻璃，形成石英玻璃外包層。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：
一種多包層石英光纖的結(jié)構(gòu)，由內(nèi)至外依次包括纖芯、內(nèi)包層和外包玻璃層，所述的纖芯的橫截面為圓形，所述的內(nèi)包層的橫截面為六邊形，所述的外包玻璃層的橫截面為圓形；
所述的纖芯的折射率為n1，由發(fā)光活性離子摻雜石英玻璃制成，其摻雜的離子為Al和稀土發(fā)光活性離子，或者過(guò)渡金屬發(fā)光活性離子，該纖芯折射率n1比純石英玻璃折射率高，且在633nm處的折射率值為1.46-1.48；
所述的內(nèi)包層的折射率為n2，由非發(fā)光活性離子摻雜石英玻璃制成，該內(nèi)包層折射率n2在633nm處的折射率值為1.46-1.48；
所述的外包玻璃層的折射率為n3，由純石英玻璃、摻F的石英玻璃、摻B的石英玻璃或者摻F和B的石英玻璃制成，該外包玻璃層折射率n3在633nm處的折射率值為1.44-1.46；
所述的纖芯折射率n1≥內(nèi)包層折射率n2＞外包玻璃層折射率n3，且纖芯數(shù)值孔徑NA1在0～0.24，內(nèi)包層數(shù)值孔徑NA2在0.1～0.34。
在所述的外包玻璃層外還設(shè)有涂敷層。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：
1)光纖在拉絲過(guò)程中不需要涂敷低折射率的有機(jī)涂層，使得該光纖在拉絲工藝上更加簡(jiǎn)捷；
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