[發明專利]一種耐高溫的放大光纖

有效

• 申請號: 201810282489.4
• 申請日: 2018-04-02
• 公開（公告）號: CN108363140B
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 高雙斌
• 申請（專利權）人: 武漢虹拓新技術有限責任公司
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02
• 代理公司: 11002 北京路浩知識產權代理有限公司
• 代理人: 王文君;陳征<國際申請>=<國際公布>=

本發明涉及激光領域，具體涉及一種耐高溫的放大光纖。所述放大光纖包括纖芯、包層和金屬膜涂覆層，所述金屬膜涂覆層包括鎳金屬層和非鎳金屬層，其中，鎳金屬層設置在非鎳金屬層和包層之間，并與非鎳金屬層和包層相連接。本發明主要有以下三個方面的優勢:1.增強了光纖的散熱，降低光纖內部溫度；2.減小光纖內部的溫度梯度，使光纖內部溫度分布更均勻，減小光纖內部的熱應力，提高光纖強度；3.由于光纖改善了其不同層的材料選擇，且一并優化了其相對厚度的比例等，所以整體光纖失效的溫度遠遠比傳統光纖高，提高了光纖的損傷閾值。增強光纖散熱，提高放大光纖的耐腐蝕性，適當提高放大光纖的機械強度。

技術領域

本發明涉及激光領域，具體涉及一種耐高溫的放大光纖。

背景技術

放大光纖是光纖激光器中十分重要的器件組成部分。目前放大光纖主要是以摻鐿光纖為主，摻鐿光纖具有增益效果好、光-光轉換效率高等特點，是現在光纖激光器的主要應用產品。隨著光纖激光器輸出功率的不斷提高，對放大光纖的非線性效應也隨之增強，非線性效應引起的熱效應最容易引起涂覆層失效而燒斷光纖，所以放大光纖的熱效應極大限制了光纖激光器功率的提高。傳統的增益光纖的結構一般由纖芯、包層以及涂覆層組成，纖芯為摻鐿的石英玻璃材料、包層為玻璃材料，涂覆層為導熱性能較差的丙烯酸酯；纖芯、包層的熱傳導系數為1.38W/m*℃，而涂覆層熱傳導系數為0.2W/m*℃，這樣的結構給光纖熱管理帶來兩個方面的問題：1、涂覆層導熱系數較小，對于光纖內部的溫度差值會增大，直接導致光纖內部溫度梯度過大，熱應力較大引起光纖斷裂；2、涂覆層的溫度閾值較低，工作溫度超過80℃，會引起涂覆層失效，進而導致整個光纖失效；現在急需一種能夠提高溫度閾值，能夠解決其熱效應問題的新型光纖。

本發明主要是針對光纖激光器中的增益光纖，也稱為放大光纖的表面處理，現有技術主要是指針對普通傳輸光纖進行耐高溫防腐處理，光纖的種類有著本質區別。本發明主要的效果是有利于光纖散熱，也有利于光纖防腐。

發明內容

基于上述問題，本發明提供一種耐高溫的放大光纖。

所述放大光纖包括纖芯、包層和金屬膜涂覆層，所述金屬膜涂覆層包括鎳金屬層和非鎳金屬層，其中，鎳金屬層設置在非鎳金屬層和包層之間，并與非鎳金屬層和包層相連接。

所述金屬膜涂覆層中的非鎳金屬層的金屬材料選自銅、鎳、銀、鋁等金屬中的至少一種。當采用上述金屬進行鍍膜時，更具有導熱性能好、耐腐蝕、價格低廉等優勢。優選銅。

鎳金屬層和非鎳金屬層按照本發明的組合方式，能夠進一步提高鍍膜的附著力。

上述鎳金屬層和非鎳金屬層可采用本領域常規鍍膜方式進行鍍膜，在此不做特殊限定，僅提供優選方式：所述鎳金屬層和非鎳金屬層均采用真空離子濺射的方法進行鍍膜。以離子濺射的方式進行鍍膜能夠使得涂層更均勻，以達到更好的機械性能和散熱效果。

上述非鎳金屬層和鎳金屬層不僅能夠起到傳統光纖涂覆層隔離水和空氣腐蝕、增強光纖機械性能等作用，還能夠增強光纖散熱，提高涂覆層的溫度閾值，對大功率光纖激光器的發展提供了條件。

上述金屬膜涂覆層(包括非鎳金屬層和鎳金屬層)的總厚度與纖芯(以直徑計)的比例為(5-6)：3。在此比例時，能夠進一步提升散熱效果。

作為優選，所述非鎳金屬層與鎳金屬層的相對厚度(以厚度計)為(1.5-4):1。在這個比例時，涂層之間/涂層與包層之間的附著力最佳，并能夠最大程度發揮涂層的散熱效果；其中以7:3的比例更佳。

或，

所述非鎳金屬層的厚度相對于纖芯的直徑的比例為為(3-4)：3，和/或，所述鎳金屬層的厚度相對于纖芯的直徑的比例為(1-2)：3。

所述包層的制備材料選自石英玻璃、硫系玻璃或氟系玻璃中的一種；優選為石英玻璃。