激光光纤及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种激光光纤，包括芯部和包层，其特征在于：所述芯部和包层之间设有第一缓冲层，所述芯部的折射率为n1、膨胀系数为η1；所述包层的折射率为n3、膨胀系数为η3；所述第一缓冲层的折射率为n2、膨胀系数为η2；η1＞η2＞η3，n2＝n3，

Laser optical fiber and manufacturing method thereof

The invention discloses a laser optical fiber, including a core and a cladding, characterized in that a first buffer layer is arranged between the core and the cladding, the refractive index of the core is N1 and the expansion coefficient is_1, the refractive index of the cladding is N3 and the expansion coefficient is_3, the refractive index of the first buffer layer is N2 and the expansion coefficient is_2. ; ETA 1 > ETA 2 > ETA 3, N2 = N3.

【技术实现步骤摘要】
激光光纤及其制造方法
本专利技术属于光纤制备
，具体涉及一种激光光纤，还涉及一种激光光纤的制造方法。
技术介绍
高功率光纤激光器由于具有光束质量好、电光效率高、体积小、重量轻等传统激光器无法比拟的诸多优点，在工业制造领域具有广泛的应用。高功率光纤激光器用激光光纤，通常通过掺杂稀土元素以及其他共掺元素来实现。在高功率光纤激光实际使用中，通常需要高浓度掺杂来提高激光光纤的吸收系数，从而可以用较短的光纤长度实现高的输出功率，降低非线性效应出现的阈值。但纤芯掺杂元素浓度越大，纤芯和包层之间应力差越大，光纤内部容易出现材料缺陷而导致光纤性能降低，同时高功率激光伴随着高热应力引起光热损伤，严重影响光纤的使用寿命。高功率条件下光纤涂覆层发热严重，长时间使用会导致涂层质量降低甚至烧损，严重降低光纤激光器的稳定性和可靠性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种激光光纤，实现尽可能大的提高激光光纤承载高功率的能力。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种激光光纤，包括芯部和包层，所述芯部和包层之间设有第一缓冲层，所述芯部的折射率为n1、膨胀系数为η1；所述包层的折射率为n3、膨胀系数为η3；所述第一缓冲层的折射率为n2、膨胀系数为η2；η1＞η2＞η3，n2＝n3，本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述包层包括非缓冲层和至少一个第二缓冲层，所述非缓冲层包覆在第一缓冲层外侧，所述第二缓冲层包覆在非缓冲层外侧，所述非缓冲层的折射率为n3、膨胀系数为η3；所述第二缓冲层的折射率为n4；本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述第二缓冲层外侧包覆有涂覆层。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述涂覆层包括第一涂覆层和第二涂覆层，所述第一涂覆层包覆在第二缓冲层外侧，所述第二涂覆层包覆在第一涂覆层外侧；所述第一涂覆层的折射率为n5；所述第二涂覆层的折射率为n6；n4≥n5，n6＞n5。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述涂覆层为经过改性后的涂覆材料层。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述包层为非圆对称结构。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述包层为D字形、八边形、六边形或者梅花形。为了解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种激光光纤制造方法，其包括以下步骤，(1)制作套管：基于OVD或VAD沉积法，在靶棒上沉积非缓冲层区域和第二缓冲层区域，沉积产生非缓冲层和第二缓冲层后玻璃化烧结，祛除靶棒获得套管；(2)制作芯棒：基于MCVD方法，在沉积管中依次沉积第一缓冲层和芯部，沉积结束后萎缩成光纤预制棒芯棒；(3)组装芯棒：基于RIC光棒技术，将步骤(1)中获得的套管和步骤(2)中获得的芯棒组装成光纤预制棒；(4)拉制步骤(3)中获得光纤预制棒，获得以上结构的激光光纤。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述第一缓冲层和第二缓冲层均掺杂有Al、P共掺或F、Al、P共掺。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述芯部掺杂有Yb、Al或者P。本专利技术的激光光纤，通过第一缓冲层缓冲芯部和包层的应力差，抑制光纤内部因芯部和包层应力差过大而产生的结构缺陷，同时不影响芯部和包层的波导结构，以此来实现尽可能大的提高激光光纤承载高功率的能力。附图说明图1是本专利技术优选实施例中激光光纤的结构示意图。其中：2-芯部，4-第一缓冲层，6-非缓冲层，8-第二缓冲层，10-第一涂覆层，12-第二涂覆层。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。实施例一如图1所述，本实施例公开了一种激光光纤，包括芯部2、包覆在芯部2外侧的第一缓冲层4、包覆在第一缓冲层4外侧的非缓冲层6、包覆在非缓冲层6外侧的第二缓冲层8、包覆在第二缓冲层8外侧的第一涂覆层10、包覆在第一涂覆层10外侧的第二涂覆层12，上述第二缓冲层8可以是一个或者多个。上述芯部的折射率为n1、膨胀系数为η1；上述第一缓冲层的折射率为n2、膨胀系数为η2；上述非缓冲层的折射率为n3、膨胀系数为η3；上述第二缓冲层的折射率为n4；上述第一涂覆层的折射率为n5；上述第二涂覆层的折射率为n6。本实施例技术方案中，控制：①、②、③、n2＝n3；④、n4≥n5；⑤、n6＞n5；⑥、η1＞η2＞η3。本实施例技术方案中，在芯部2和包层之间设置第一缓冲层4来缓冲芯部和包层的应力差，抑制光纤内部因芯部2和包层之间应力差过大而产生的结构缺陷，同时不影响芯部2和包层的波导结构，以此来实现尽可能大的提高激光光纤承载高功率的能力。另一方面，包层中的第二缓冲层8将溢出的高阶模或泵浦光限制在包层和第二缓冲层8内，抑制高功率情况下光纤发热对涂覆层的损害。进一步的，本实施例技术方案中，上述第一涂覆层10和第二涂覆层12均采用经过改性后的涂覆材料层，优选的，在现有涂覆材料中添加AIN(氮化铝膜)、碳纳米管、碳涂覆材料，目的在于提高涂覆层的导热系数，在高功率使用时能够快速散热。本实施例技术方案中，组成上述包层的非缓冲层6和第二缓冲层8在制造包层的过程中形成，无需后续组装，保证非缓冲层6和第二缓冲层8具有最佳的同心度。进一步的，上述包层为非圆对称结构，具体的，上述包层为D字形、八边形、六边形或者梅花形，使得每次折射都会激发活性元素。实施例二本实施例公开一种激光光纤制造方法，其包括以下步骤，(1)制作套管：基于OVD或VAD沉积法，在靶棒上沉积非缓冲层区域和第二缓冲层区域，沉积过程中，上述第二缓冲层掺杂有Al、P共掺或F、Al、P共掺，以此来降低第二缓冲层8的折射率，直至其中，上述非缓冲层的折射率为n3，上述第二缓冲层的折射率为n4；沉积产生非缓冲层和第二缓冲层后玻璃化烧结，祛除靶棒获得套管；(2)制作芯棒：基于MCVD方法，在沉积管中依次沉积第一缓冲层和芯部，上述第一缓冲层掺杂有Al、P共掺或F、Al、P共掺，上述芯部掺杂有Yb、Al或者P，以此来降低第一缓冲层4的折射率，直至其中，上述芯部的折射率为n1、上述第一缓冲层的折射率为n2。沉积结束后萎缩成光纤预制棒芯棒；(3)组装芯棒：基于RIC光棒技术，将步骤(1)中获得的套管和步骤(2)中获得的芯棒组装成光纤预制棒；(4)拉制步骤(3)中获得光纤预制棒，获得以上结构的激光光纤。拉制激光光纤过程中用紫外光固化第一层涂覆层10和第二层涂覆层，获得实施例一种的激光光纤。以上所述实施例仅是为充分说明本专利技术而所举的较佳的实施例，本专利技术的保护范围不限于此。本
的技术人员在本专利技术基础上所作的等同替代或变换，均在本专利技术的保护范围之内。本专利技术的保护范围以权利要求书为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光光纤，包括芯部和包层，其特征在于：所述芯部和包层之间设有第一缓冲层，所述芯部的折射率为n1、膨胀系数为η1；所述包层的折射率为n3、膨胀系数为η3；所述第一缓冲层的折射率为n2、膨胀系数为η2；η1＞η2＞η3，n2＝n3，

【技术特征摘要】
1.一种激光光纤，包括芯部和包层，其特征在于：所述芯部和包层之间设有第一缓冲层，所述芯部的折射率为n1、膨胀系数为η1；所述包层的折射率为n3、膨胀系数为η3；所述第一缓冲层的折射率为n2、膨胀系数为η2；η1＞η2＞η3，n2＝n3，2.如权利要求1所述的激光光纤，其特征在于：所述包层包括非缓冲层和至少一个第二缓冲层，所述非缓冲层包覆在第一缓冲层外侧，所述第二缓冲层包覆在非缓冲层外侧，所述非缓冲层的折射率为n3、膨胀系数为η3；所述第二缓冲层的折射率为n4；3.如权利要求2所述的激光光纤，其特征在于：所述第二缓冲层外侧包覆有涂覆层。4.如权利要求3所述的激光光纤，其特征在于：所述涂覆层包括第一涂覆层和第二涂覆层，所述第一涂覆层包覆在第二缓冲层外侧，所述第二涂覆层包覆在第一涂覆层外侧；所述第一涂覆层的折射率为n5；所述第二涂覆层的折射率为n6；n4≥n5，n6＞n5。5.如权利要求3所述的激光光纤，其特征在于：所述涂覆层为经过改性后的涂...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭洁，朱永刚，陈伟，阎权，严勇虎，曹兴辉，陈永良，于海明，
申请(专利权)人：江苏亨通光纤科技有限公司，江苏亨通光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32