[發明專利]“一”字型有源保偏光纖及其制備方法

在審

• 申請號: 201711027082.9
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107918169A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 馮術娟;趙霞;周震華;繆振華;候樹虎;徐律;卞新海;朱婷婷;張俊逸
• 申請（專利權）人: 江蘇法爾勝光子有限公司
• 主分類號: G02B6/024
• 分類號: G02B6/024;C03B37/018
• 代理公司: 無錫大揚專利事務所(普通合伙)32248
• 代理人: 何軍

技術領域

本發明涉及一種保偏光纖，尤其涉及一種“一”字型有源保偏光纖及其制備方法。

背景技術

有源光纖是指能夠產生激光或者具備光放大功能的光纖，主要用于光纖激光器與光纖放大器。隨著光纖激光雷達探測技術的飛速發展，人們對有源光纖激光器的性能提出了更高要求，即要求激光器為線偏振輸出。采用線偏振光纖激光器代替光纖陀螺儀中的光源與偏振器，其在簡化光纖陀螺儀裝配工藝的同時改善了輸入光的偏振特性，從而能有效提高光纖陀螺儀的精度。同樣的，將線偏振光纖激光器作為輸入光應用于應力傳感器中，可以獲得高靈敏度和穩定性好的光纖傳感器。此外，線偏振光纖激光器還能提高非線性變頻、相干光束組等設備儀器的精確度及穩定性，在定位制導、航天航空、通訊、材料加工、3D打印及光學研究等許多軍用及民用領域具有重要的應用前景。線偏振光纖激光器在超高功率相干合成激光器與高精度光纖激光雷達探測領域有著重要應用，有源保偏光纖作為線偏振光纖激光器中的主要組成部分，有源保偏光纖的制作水平在很大程度上決定著相干合成激光器與光纖激光雷達系統的性能。

與傳統的有源光纖不同，有源保偏光纖一般是通過在摻雜定量稀土元素的纖芯周圍添加入具有膨脹系數高的物質（B、Al、Ge等），形成非圓對稱的應力作用區而制備成的。當線偏振的種子光源，經過有源保偏光纖芯層的某個軸上，經過一段距離后光功率被放大且仍能基本保持其偏振態。

常見的有源保偏光纖根據應力區形狀的不同可分為熊貓型、領結型、橢圓US20040156607A1提到了熊貓型的有源保偏光纖的制備過程，先制備摻稀土有源標準預制棒、制備應力棒、標準預制棒打孔、應力棒塞入帶孔的標準預制棒中、進行拉絲成有源保偏光纖。此方法工藝過程復雜，且制備的光纖應力作用區面積較大。US 20040156607 A1介紹了一種通過氣相刻蝕法制備預制棒，并拉絲獲得領結型摻鐿保偏光纖的方法，此方法制備過程簡單，但光纖應力作用區面積加大。美國專利US 20060191295A1）就提供了一種冷加工制備有源橢圓型應力區保偏光纖的方法，即在MCVD車床上通過沉積和塌縮，制成一帶應力區的結構對稱的預制棒，然后在預制棒兩邊對稱切去適當的石英部分，然后在拉絲塔上拉成光纖，但該方法需要進行冷加工，如果處理不好，會影響光纖強度，并且該法費時、廢料，成本高。

發明內容

針對以上缺點，本發明的目的在于提供一種應力作用區小、生產流程簡單、低生產成本的“一”字型有源保偏光纖。

本發明的技術內容為，一種“一”字型有源保偏光纖，其特征為它的橫截面結構由外到里分別是基管層、外包層、應力作用區、內包層和芯層，應力作用區的形狀為“一”字長條形，應力作用區的面積占光纖截面積的比例小于10%，外包層的長寬比為1.5～4；

芯層的主要組分為二氧化硅，并摻雜如下摩爾百分比的元素：

鋁：1～6,

鐿： 0.3～0.6,

磷：1～5,

氟：0.1～0.5。

“一”字型有源保偏光纖各層的主要成分：

基管層：二氧化硅；

外包層：二氧化硅 摻雜元素：磷、氟；

應力區：二氧化硅 摻雜元素：硼；

內包層：二氧化硅 摻雜元素：磷、氟；

芯層：二氧化硅 摻雜元素：鋁、鐿、磷、氟。

“一”字型有源保偏光纖由“一”字型有源保偏光棒采用公知的拉絲技術，即將有源保偏光棒拉細成石英光纖，在石英光纖外面先涂覆一層低折射率涂料，經過紫外固化處理；然后再涂覆一層丙烯酸樹脂光纖涂料，經過紫外固化處理，制備成雙包層“一”字型有源保偏光纖。

由于“一”字型有源保偏光纖由“一”字型有源保偏光棒拉細制得，所以“一”字型保偏光棒其橫截面結構由外到里也應該是：基管層、外包層、應力作用區、內包層和芯層，應力作用區的形狀為“一”字長條形,應力作用區的面積占光棒橫截面面積的比例小于10%，進一步應力作用區的面積占光棒橫截面面積的比例為2～4%。