[發明專利]一種軸向摻雜濃度漸變有源光纖預制棒及其制備方法

在審

• 申請號: 202110926167.0
• 申請日: 2021-08-12
• 公開（公告）號: CN113603352A
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 李進延;邢潁濱;王一礴;胡雄偉;徐中巍
• 申請（專利權）人: 武漢長進激光技術有限公司
• 主分類號: C03B37/018
• 分類號: C03B37/018;C03B37/014
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 張璐

本發明公開一種軸向摻雜濃度漸變有源光纖預制棒及其制備方法。該制備方法包括：光纖預制棒疏松層分區沉積、溶液浸泡、玻璃化和熔融縮棒。光纖預制棒疏松層分區沉積具體為：在反應管內壁分區沉積疏松層，得到分區沉積疏松層的反應管；在分區沉積疏松層的過程中，反應管內腔沿軸向劃分為若干加熱區域，每一加熱區域內，沿軸向溫度分布呈單調漸變或者拋物線漸變，在反應管內壁上沉積得到致密度漸變的疏松層。本發明通過沉積溫度的軸向漸變，實現摻雜離子濃度的軸向漸變，形成摻雜濃度單調漸變的錐形摻雜或者拋物線漸變的紡錘體型摻雜，解決泵浦光入射端吸收過大的問題，使光纖的吸收系數更均勻，光纖熱分布更均勻，提高光纖激光器模式不穩定閾值。

技術領域

本發明涉及光纖激光器技術領域，尤其涉及一種軸向摻雜濃度漸變有源光纖預制棒及其制備方法。

背景技術

隨著高功率光纖激光器功率不斷攀升，有源光纖中出現的模式不穩定效應、非線性效應和光子暗化效應限制了光纖激光的亮度和功率的提升，并且嚴重影響光纖激光器的穩定性和壽命。其中，模式不穩定效應是由于光纖對泵浦吸收不均勻使得熱分布不均勻，導致光纖纖芯中產生熱致折射率光柵，增強了纖芯中模式耦合效應，從而影響光纖功率和模式輸出的穩定性。傳統的有源光纖摻雜、芯包比和尺寸在有效長度內是固定不變的，再加上光纖對泵浦光的吸收是指數型吸收，光纖中的熱分布必然梯度比較大，很容易導致模式不穩定現象的出現。

發明內容

有鑒于此，有必要提供一種軸向摻雜濃度漸變有源光纖預制棒及其制備方法，用以解決現有技術中大功率用有源光纖模式不穩定閾值低的技術問題。

本發明的第一方面提供一種軸向摻雜濃度漸變有源光纖預制棒的制備方法，包括如下步驟：

光纖預制棒疏松層分區沉積：在反應管內壁分區沉積疏松層，得到分區沉積疏松層的反應管；其中，在分區沉積疏松層的過程中，反應管內腔沿軸向劃分為若干加熱區域，每一加熱區域內，沿軸向溫度分布呈單調漸變或者拋物線漸變，在反應管內壁上沉積得到致密度漸變的疏松層；

溶液浸泡：將分區沉積疏松層的反應管用含有有源離子的溶液浸泡，得到附著有源離子的反應管；

玻璃化和熔融縮棒：將附著有源離子的反應管依次進行玻璃化、熔融縮棒，得到軸向摻雜濃度漸變有源光纖預制棒。

本發明的第二方面提供一種軸向摻雜濃度漸變有源光纖預制棒，該軸向摻雜濃度漸變有源光纖預制棒通過本發明第一方面提供的軸向摻雜濃度漸變有源光纖預制棒的制備方法得到。

本發明的第三方面提供一種軸向摻雜濃度漸變有源光纖，該軸向摻雜濃度漸變有源光纖通過將本發明第一方面得到的軸向摻雜濃度漸變有源光纖預制棒繼續經拉絲、涂覆包層后得到。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：

本發明通過沉積溫度的軸向漸變，實現摻雜離子濃度的軸向漸變，形成摻雜濃度單調漸變的錐形摻雜或者拋物線漸變的紡錘體型摻雜，從而解決泵浦光入射端吸收過大的問題，使光纖的吸收系數更均勻，光纖熱分布更均勻，提高光纖激光器模式不穩定閾值。

附圖說明

圖1是本發明提供的軸向摻雜濃度漸變有源光纖預制棒一實施方式疏松層沉積示意圖；

圖2是本發明提供的軸向摻雜濃度漸變有源光纖預制棒又一實施方式疏松層沉積示意圖；

圖3是正向單端泵浦下實施例1和對比例1所得光纖的反轉粒子數分布圖；

圖4是正向單端泵浦下實施例2和對比例1所得光纖的反轉粒子數分布圖；

圖5是雙端泵浦下實施例1和對比例1所得光纖反轉粒子數分布圖；

圖6是雙端泵浦下實施例2和對比例1所得光纖反轉粒子數分布圖；