[發明專利]一種摻鐿有源光纖及其制備方法

在審

• 申請號: 201910980578.0
• 申請日: 2019-10-16
• 公開（公告）號: CN110903029A
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 張俊逸;馮術娟;趙霞;繆振華;韓婷婷;徐律;卞新海;周震華
• 申請（專利權）人: 江蘇法爾勝光通信科技有限公司;法爾勝泓昇集團有限公司;江蘇法爾勝光電科技有限公司
• 主分類號: C03B37/027
• 分類號: C03B37/027;C03B37/018;C03B37/012
• 代理公司: 江陰市輕舟專利代理事務所(普通合伙) 32380
• 代理人: 孫燕波

一種摻鐿有源光纖及其制備方法，該光纖由內而外結構依次為位于中心、截面為圓形的芯層；第一內包層，為純石英材料；第二內包層，截面外側為八邊形；外包層，相對折射率最低；保護層。第一內包層為基管，折射率不變，位于第一內包層外側的第二內包層折射率由內到外逐漸下降。第二內包層折射率剖面變化趨勢呈圓弧狀凸起形狀，該設計能有效的將通入內包層的泵浦光集合收束于近芯層位置，提高包層泵浦光通過芯層的幾率，從而提高包層吸收。

技術領域

本發明涉及一種摻鐿有源光纖及其制備方法。

背景技術

光纖激光器由于體積小、散熱好，以及穩定性高、光束質量好、斜效率高等顯著優勢，逐步成為了激光器產業中的主導力量，并一直備受該領域學者、工程技術人員的關注，目前已廣泛應用于工業加工、武器裝備和醫療器械等方面。其中作為摻鐿有源光纖激光器中最重要部件的大模場雙包層鐿摻雜有源光纖，其結構及成分的設計對光纖激光器的性能至關重要。

吸收系數是摻鐿有源光纖性能中的一項重要指標，吸收系數的高低決定了光纖激光器中摻鐿有源光纖的長度，低的吸收系數會增加有源光纖的實際使用長度，導致高功率下激光器的嚴重非線性效應，降低光纖斜效率。而相對的，較高的吸收系數會有效降低摻鐿光纖的使用長度，提高激光器輸出效率。CN107591668A提供了一種吸收系數漸變的摻鐿有源光纖，該類光纖能有效分散泵浦過程中產生的熱量，改善有源光纖的熱沉積現象，提高光纖的整體吸收系數。CN104865634A設計了一種含有Yb、Al的芯層及圍繞該芯層的玻璃基質包層的雙包層摻鐿有源光纖結構，實現了高濃度鐿離子摻雜，獲得了較高的包層吸收系數。

現有的摻鐿有源光纖，主要通過兩種方法提高光纖的包層吸收系數，一種是改變石英玻璃內包層的幾何結構，通過機械加工的方法，將外層石英玻璃加工成D型或者八邊形以提高泵浦光通過芯層的概率，達到提高包層吸收的目的。另一種則是通過提高摻雜的鐿離子濃度達到提高包層吸收系數的目的。

受限于制備工藝的影響，有源光纖中鐿離子濃度并不能無限提高，且八邊形或者D型的有源光纖其泵浦吸收效率雖然有顯著提高，但最高的吸收效率只能接近80％，仍有20％以上的泵浦光未被芯層的鐿離子吸收。為此如何通過光纖結構設計及常規的光纖制備技術提高有源光纖的吸收效率，以達到提高泵浦吸收系數的目的，是本發明設計的高吸收摻鐿有源光纖所解決的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種高包層吸收系數的摻鐿有源光纖結構及其制備方法。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：

一種摻鐿有源光纖，包括位于中心、截面為圓形的芯層，半徑為R₁，折射率為n₁；所述芯層外側為第一內包層，半徑為R₂，折射率為n₂，所述內包層的截面為環形，n₂低于n₁；所述第一內包層外側為第二內包層，所述第二內包層的截面外側為八邊形，八邊形對角線上的折射率為n₃，n₃低于n₂，半徑為R₃，定義為：△n₃＝n₃-n₂；所述第二內包層外側為外包層，半徑為r₄，折射率為n₄，n₄低于n₃，所述外包層截面外側為圓形；所述外包層外側為保護層，半徑為r₅，折射率為n₅，n₅高于n₁。