一种光纤及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种光纤及其制备方法，特别是涉及光纤技术领域。所要解决的技术问题是全固态激光器中工作介质在与半导体激光器耦合时，由于现有的半导体激光器产品普遍存在光斑强度分布不均，工作介质的端面膜层容易被光斑中的强光点破坏。包括:内芯、中芯、外层。内芯的折射率为n1；中芯包裹在内芯的外侧，中芯的折射率为n2，n2大于n1；外层包裹在中芯的外侧。光纤的中芯的折射率大于内芯的折射率，使得光功率的一部分转移到了中芯，同时有利于泄露于外层的光束进入内芯，使能量均匀分布于内芯，降低了内芯功率密度的分布，从而达到匀化的效果，使得光斑强度分布均匀，工作介质的端面膜层不易被光斑中的强光点破坏。

A kind of optical fiber and its preparation method

The invention relates to an optical fiber and a preparation method thereof, in particular to the field of optical fiber technology. The technical problem to be solved is that when the working medium of all solid state laser is coupled with a semiconductor laser, the end mask layer of the working medium is easily destroyed by the strong point in the spot because of the uneven distribution of the intensity distribution of the spot. Including: inner core, middle core and outer layer. The refractive index of the inner core is N1, the center core encased the outer core of the core, the refractive index of the center core is N2, N2 is greater than N1, and the outer layer is wrapped outside the center core. The refractive index of the middle core of the fiber is greater than the refractive index of the inner core, so that a part of the light power is transferred to the core. At the same time, the beam that leaks on the outer layer enters the inner core and distributes the energy evenly to the inner core, reducing the distribution of the power density of the inner core, thus achieving the homogenization effect, making the distribution of the light spot intensity evenly distributed. The end face layer of the medium is not easy to be damaged by the strong light spot in the spot.

【技术实现步骤摘要】
一种光纤及其制备方法
本专利技术涉及光纤
，特别是涉及一种光纤及其制备方法。
技术介绍
全固态激光器因其具有峰值功率高，输出能量大，光束质量高，结构紧凑耐用等特点，在科学研究、国防军工、工业生产、医疗健康等领域获得了大量的运用，随着激光器的不断进步与发展，目前激光器的研究重点方向是使器件的体积愈来愈小、器件的重量愈来愈轻、效率愈来愈高、光束质量愈来愈好、可靠性愈来愈高、寿命愈来愈长、运转愈来愈敏捷，因此全固态激光器成为激光器的研发主流。半导体激光二极管(Laserdiode，简写LD)作为泵浦源在全固态激光器中属于核心部件，但由于高功率半导体激光器在军事领域扮演的角色越来越重要，美国等国家已经将高功率半导体激光器放在了禁运之列。目前，国内市场上现有的半导体激光器产品普遍存在光斑强度分布不均的问题，LD光源光斑强度分布不连续且不均匀，存在强度极度集中的现象，在固态激光器的工作过程中，由于端面泵浦方式，泵浦光源与工作物质接触时，极强的光点容易造成工作物质端面膜层的破坏，严重影响了激光器的寿命及输出的光束质量，限制了激光器的研发及性能的进一步提升。因此如何实现快速、高重复性的LD光强匀化技术，提高LD激光器的光束质量是亟需解决的重要问题。当前，全固态激光器的匀化作用主要通过两种途径来实现，一是经过一系列孔径不同的透镜对泵浦光进行整形，其操作简单，但可靠性差，稳定性低，当LD光源和工作介质位置移动时，需要重新布置透镜阵列。二是采用光纤合束的方法，对半导体激光器的阵列光束进行整形后，将半导体激光进行光纤耦合输出，不仅可以提高光束质量，也可实现激光的柔性传输，但现有的光纤合束在与大功率半导体激光器耦合传输时，纤芯已被大光率激光熔化，导致破损。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于，提供一种新型结构的光纤，所要解决的技术问题是全固态激光器中工作介质在与半导体激光器耦合时，由于现有的半导体激光器产品普遍存在光斑强度分布不均，工作介质的端面膜层容易被光斑中的强光点破坏。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种光纤，其包括:内芯，内芯的折射率为n1；中芯，包裹在内芯的外侧，中芯的折射率为n2，n2大于n1；外层,包裹在中芯的外侧。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。优选的，前述的光纤，其中所述的内芯的折射率为1.5-1.6，所述中芯的折射率为1.61-1.8。优选的，前述的光纤，其中所述的外层，折射率为n3，n3小于n2。优选的，前述的光纤，其中所述的n3小于n1。优选的，前述的光纤，其中所述的外层和中芯的壁厚和内芯的直径比例为1.5-2.5:0.5-2：5-20。优选的，前述的光纤，其中所述的外层和中芯的壁厚和内芯的直径比例为1.8-2.2:1-2:6-8。优选的，前述的光纤，其中所述的外层、中芯和内芯采用硅酸盐玻璃制成。一种光纤的制备方法，其包括:单纤维拉制，包括：将折射率为n2的中芯套在折射率为n1内芯的外侧，将外层套在中芯外侧，形成棒管组合；将所述棒管组合成型光纤。优选的，前述的光纤的制备方法，其中将所述棒管组合成型光纤，包括：在拉丝炉中加热软化至下垂成丝后，牵引拉制成复合玻璃纤维；对复合玻璃纤维进行复丝制备、排板、熔压成型、熔拉法制备锥形光纤。优选的，前述的光纤的制备方法，其中将所述棒管组合成型光纤，包括：在拉丝炉中加热软化至下垂成丝后，牵引拉制成圆柱式光纤。借由上述技术方案，本专利技术光纤至少具有下列优点：本专利技术提出的实施例的光纤的中芯的折射率大于内芯的折射率，使得光功率的一部分转移到了中芯，同时有利于泄露于外层的光束进入内芯，使能量均匀分布于内芯，降低了内芯功率密度的分布，从而达到匀化的效果，使得光斑强度分布均匀，工作介质的端面膜层不易被光斑中的强光点破坏。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1是本专利技术提出的实施例的光纤结构的立体图。图2是本专利技术提出的实施例的光纤折射率分布示意图。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术提出的光纤其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。本专利技术的原理是，通过引入折射率分布一般函数来研究折射率对光功率传播特性(包括：光波在光纤内的传播途径及在光纤横截面的光能量分布情况)的影响，特别是基模在横截面功率分布的最大值随折射率形状参数变化的影响。根据光纤实际制作工艺和条件，采用如下函数表达式来描述实际光纤中可能出现的各种折射率分布形式：式中n1、n2分别表示芯区最大折射率及包层折射率，d为芯区中心r＝0处折射率下限的百分比，a为纤芯半径，c为纤芯最大折射率n1所在的位置(c取值范围为0～a)，Δ为相对折射率差，q1表示0＜r＜c区域折射率的变化形式，q2表示c＜r＜a区域折射率的变化形式，例如q2＝1为线性变化，q2＝2为抛物线变化，q2＝∞为阶跃型变化，q1，q2，c，d统称为折射率参数，如图2所示。A半径；c是0-a位置；当d＞0时中芯的折射率大于内芯的折射率，使得光功率的一部分转移到了纤芯边缘，同时有利于泄露于内包层的光束进入内芯，使能量均匀分布于内芯，降低了内芯功率密度的分布，从而达到匀化的效果。通过折射率分布一般函数来确定折射率对光功率传播特性，包括：光波在光纤内的传播途径及在光纤横截面的光能量分布情况，特别是基模在横截面功率分布的最大值随折射率形状参数变化的影响。首先确定匀化器用光纤折射率分布类型，然后进一步确定光纤参数，包括各部分的折射率以及中芯厚度，即图2中c的位置。通过光学计算及模拟确定光纤的折射率分布形式后，通过模拟软件对该分布形式的光纤进一步模拟，确定折射率的分布，以及对应几何参数对纤芯能量分布的影响，从而优化光纤参数。如图1和图2所示，本专利技术的一个实施例提出的一种光纤，其包括:内芯1，内芯1的折射率为n1；中芯2，包裹在内芯1的外侧，中芯2的折射率为n2，n2大于n1；外层3,包裹在中芯2的外侧。本专利技术提出的实施例的光纤的中芯的折射率大于内芯的折射率，使得光功率的一部分转移到了中芯，同时有利于泄露于外层的光束进入内芯，使能量均匀分布于内芯，降低了内芯功率密度的分布，从而达到匀化的效果，使得光斑强度分布均匀，工作介质的端面膜层不易被光斑中的强光点破坏。所述的内芯1的折射率为1.5-1.6，所述中芯2的折射率为1.61-1.8。经过专利技术人研究，内芯的折射率在1.5-1.6，所述中芯的折射率在1.61-1.8之间，光斑强度的均匀效果达到最好。进一步的，作为一个实施例，所述的外层3，折射率为n3，n3小于n2。进一步的，作为一个实施例，所述的n3小于n1。为了使得光斑达到最佳均匀效果，优选外层、内芯和中芯的折射率为n3＜n1＜n2。进一步的，作为一个实施例，所述的外层3和中芯2的壁厚和内芯1的直径比例为1.5-2.5:0.5-2：5-20。本专利技术的光纤的外层和中芯的壁厚以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤，其特征在于：其包括:内芯，内芯的折射率为n1；中芯，包裹在内芯的外侧，中芯的折射率为n2，n2大于n1；外层,包裹在中芯的外侧。

【技术特征摘要】
1.一种光纤，其特征在于：其包括:内芯，内芯的折射率为n1；中芯，包裹在内芯的外侧，中芯的折射率为n2，n2大于n1；外层,包裹在中芯的外侧。2.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于，所述纤芯的折射率为1.5-1.6，所述中芯的折射率为1.61-1.8。3.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于，外层，折射率为n3，n3小于n2。4.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于，n3小于n1。5.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于，外层和中芯的壁厚和内芯的直径比例为1.5-2.5:0.5-2：5-20。6.根据权利要求5所述的光纤，其特征在于，外层和中芯的壁厚和内芯的直径比例为1.8-2.2...

【专利技术属性】
技术研发人员：史小玄，许阳蕾，薄铁柱，赵冉，谢仕永，王彩丽，王辰，刘辉，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11