[發明專利]一種摻鉻紅寶石非晶光纖及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810689097.X
• 申請日: 2018-06-28
• 公開（公告）號: CN108840561B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 周時鳳;藍碧蛟;于永澤;馮旭;楊中民;邱建榮
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C03B37/027
• 分類號: C03B37/027;H01S3/067;G01K11/324
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳文姬

本發明公開了一種摻鉻紅寶石非晶光纖，采用晶態摻鉻紅寶石作為纖芯材料，經纖芯熔融法拉絲制備成纖芯為非晶態的摻鉻紅寶石非晶光纖。上述光纖的制備方法，包括以下步驟：(1)將摻鉻紅寶石晶體加工成芯棒；(2)對芯棒進行清洗；(3)將棒插入包層管中，制成預制棒；(4)光纖拉制：將制備好的預制棒放入拉絲塔內，升溫，使拉絲爐的溫度升到高于摻鉻紅寶石晶體的熔融溫度，拉制光纖，得到纖芯為非晶態的摻鉻紅寶石非晶光纖。本發明還公開了上述光纖的應用。本發明的摻鉻紅寶石非晶光纖制備方法簡單，光纖的發光峰的強度和峰位與溫度呈現較好的線性關系，可用于光纖激光器和光纖溫度傳感等方面。

技術領域

本發明涉及光纖的制備，特別涉及一種摻鉻紅寶石非晶光纖及其制備方法和應用。

背景技術

摻鉻紅寶石晶體是指摻雜鉻的氧化鋁晶體。激光器原型剛被提出不久，紅寶石就被首先用來作為增益介質制成了世界上第一臺激光器。紅寶石激光器產生的是暗紅色的694.3nm激光，由于其結構簡單，因此具有很好代表性。紅寶石激光器在高效率的YAG激光棒沒有被發明之前被廣泛的應用在激光切割機和鉆孔機上，許多軍用的非致命性武器也采用更小的紅寶石棒子。另外由于摻鉻紅寶石的熒光壽命長，因此也被廣泛用于調Q開關介質。

到目前為止，摻鉻紅寶石在激光器領域的應用基本上都是以固態激光為主，但是高質量激光晶體的生產工藝復雜而且成本高，同時，固態激光器難于實現激光器的小型化。雖然現在已經可以通過生長法直接制備單晶光纖，在實現激光器的小型化方面取得很大的進展，但是這種生產單晶光纖的工藝比生產高質量晶體更為復雜和困難。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺點與不足，本發明的目的在于提供一種摻鉻紅寶石非晶光纖，發光的強度和峰位與溫度有較強的線性關系。

本發明的另一目的在于提供上述摻鉻紅寶石非晶光纖的制備方法，制備工藝簡單。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種摻鉻紅寶石非晶光纖，所述摻鉻紅寶石非晶光纖為芯-包結構光纖，采用晶態摻鉻紅寶石作為纖芯材料，經纖芯熔融法拉絲制備成纖芯為非晶態的摻鉻紅寶石非晶光纖。

所述包層材料為高純石英管。

所述摻鉻紅寶石非晶光纖在光纖激光器和光纖溫度傳感中的應用。

一種摻鉻紅寶石非晶光纖的制備方法，包括以下步驟：

(1)將摻鉻紅寶石晶體加工成芯棒；

所述摻鉻紅寶石晶體化學按質量百分比含有：

Cr₂O₃：0.01～4％；

余量為Al₂O₃；

(2)對步驟(1)得到芯棒進行清洗；

(3)將清洗后的芯棒插入包層管中，制成預制棒；所述包層管的材料為拉絲溫度高于纖芯材料熔融溫度的玻璃材料；

(4)光纖拉制：

將制備好的預制棒放入拉絲塔內，升溫，使拉絲爐的溫度升到高于摻鉻紅寶石晶體的熔融溫度，保溫15～20min，拉制光纖，得到纖芯為非晶態的摻鉻紅寶石非晶光纖。

所述對步驟(1)得到芯棒進行清洗，具體為：

用超聲波清洗，再用去離子水和無水酒精清洗。

步驟(4)所述升溫，具體為：

使拉絲爐以5～10℃每分鐘的升溫速度升到拉絲溫度。

使拉絲爐的溫度升到高于摻鉻紅寶石晶體的熔融溫度，具體為：

使拉絲爐的溫度升到2050～2200℃。