一种2微米波段单晶衍生的全玻璃光纤及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种2微米波段单晶衍生的全玻璃光纤，包层为石英玻璃，纤芯为掺稀土的单晶衍生的玻璃，纤芯前躯体为可实现2微米波段激光输出的稀土掺杂的单晶；本发明专利技术还公开了所述2微米波段单晶衍生的全玻璃光纤的制备方法，通过光纤预制棒在高温拉制而制得，所述光纤预制棒由石英玻璃管内填装单晶体构成。本发明专利技术的单晶衍生的全玻璃光纤结合了激光晶体优异的激光特性与玻璃光纤在长度、柔韧性以及熔接等优势，其制备工艺简单，适用性广；光纤损耗低，可与石英光纤熔接，是2微米波段激光优异的增益材料。

【技术实现步骤摘要】
一种2微米波段单晶衍生的全玻璃光纤及其制备方法
本专利技术属于光纤
，具体涉及一种2微米波段单晶衍生的全玻璃光纤及其制备方法。
技术介绍
2μm波段（1.9~2.5μm）激光位于人眼安全范围内，水在该波段具有强的吸收峰，同时处于大气透过窗口之一，在激光雷达、大气监测、激光医疗、遥感以及中红外激光器的泵浦源等军事和民用上具有广泛的应用。然而，传统的石英光纤的稀土离子溶解度低，限制了激光输出性能。多组分玻璃具有较高的稀土溶解度，受到研究人员的广泛关注。但是，多组分玻璃光纤（如锗酸盐玻璃光纤、硅酸盐玻璃光纤、氟化物玻璃光纤以及碲酸盐玻璃光纤等）难与石英光纤熔接。众所周知，激光晶体是优异的激光增益材料，具有优异的激光特性，广泛应用于工业、医疗以及军事等领域。但是由激光晶体输出的激光一般还需要耦合进光纤，才能进行下一步的应用。本专利技术提供一种新的思路去获得2微米波段的增益光纤，即单晶衍生的全玻璃光纤。将具有优异激光性能的单晶集成到光纤中，结合了激光晶体优异的激光特性与玻璃光纤在长度、柔韧性以及熔接等优势，制备的光纤损耗低，可与石英光纤熔接，是2微米波段激光优异的增益材料。同时其制备工艺简单，适用性广。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于2微米波段激光的单晶衍生的全玻璃光纤，损耗低，可与石英光纤熔接。本专利技术的另一目的在于提供上述2微米波段单晶衍生的全玻璃光纤的制备方法。本专利技术的目的通过如下技术方案实现。一种2微米波段单晶衍生的全玻璃光纤，其光纤包层为石英玻璃，光纤纤芯为掺稀土的单晶衍生的玻璃体，纤芯前躯体为能实现2微米波段激光输出的稀土掺杂的单晶体。进一步地，所述单晶体为HoCrTm:YAG单晶、Tm:YAP单晶、Tm:YAG单晶或Ho:YAG单晶。制备所述的一种2微米波段单晶衍生的全玻璃光纤的方法，其将光纤预制棒在高温拉制而制得，所述光纤预制棒由石英玻璃管内填装单晶体构成。进一步地，所述制备方法具体包括如下步骤：（1）先将石英管进行酸洗、烘干，然后通过拉锥封住其中一端；（2）将所述单晶体插入石英管里组装成预制棒，通过拉锥封住另一端；（3）在拉丝炉温度升至1600℃后，将预制棒缓慢下放，然后在升温至2050~2100℃进行拉丝，拉丝过程中抽真空。进一步地，所述石英管外径为25~30mm，内径为3.1mm，长为15~20cm。进一步地，单晶体的直径为3mm，长度6~8cm。进一步地，所述全玻璃光纤在1610nm光纤激光器的泵浦下，能获得1650~2200nm范围的宽带ASE光谱。本专利技术与现有技术相比具有非常显著的有益效果：（1）本专利技术的一种2微米波段单晶衍生的全玻璃光纤，将掺稀土的单晶和石英光纤集成在一起，充分结合了激光晶体优异的激光性能和光纤在长度、柔韧性、熔接等优势，制备的光纤为玻璃态，其损耗低，可与石英光纤熔接。（2）本专利技术的一种2微米波段单晶衍生的全玻璃光纤的制备方法，制备工艺简单，适用性广，可采用商用的光纤拉丝塔拉制。附图说明图1为本专利技术的实施例1制备的HoCrTm:YAG单晶衍生的全玻璃光纤的ASE图谱。具体实施方式下面结合附图和实例对本专利技术做更详细地描述，但本专利技术的实施方式不限于此，对未特别说明的工艺参数或过程，可参照常规技术进行。实施例1HoCrTm:YAG单晶衍生的全玻璃光纤及其制备方法如下：（1）先将石英管（外径25mm，内径3.1mm，长15cm）进行酸洗、烘干，然后通过拉锥封住其中一端；（2）将HoCrTm:YAG单晶（直径3mm，长度8cm）插入石英管里组装成预制棒；（3）在拉丝炉温度升至1600℃后，将预制棒缓慢下放，然后在30分钟内升温至2080℃进行拉丝，拉丝过程中抽真空。拉制的HoCrTm:YAG单晶衍生的全玻璃光纤直径为125微米，纤芯直径为7.9微米，将其与石英光纤熔接，然后在1610nm光纤激光器的泵浦下，可获得1650~2200nm范围的宽带ASE光谱，如附图1所示，且其发光强度随着泵浦功率的增大而增大。实施例2Tm:YAP单晶衍生的全玻璃光纤及其制备如下：（1）先将石英管（外径30mm，内径3.1mm，长18cm）进行酸洗、烘干，然后通过拉锥封住其中一端；（2）将Tm:YAP单晶（直径3mm，长度6cm）插入石英管里组装成预制棒；（3）在拉丝炉温度升至1600℃后，将预制棒缓慢下放，然后在30分钟内升温至2050℃进行拉丝，拉丝过程中抽真空。拉制的Tm:YAP单晶衍生的全玻璃光纤直径为125微米，纤芯直径为5.4微米。其效果参照实施例，可以获得一种2微米波段单晶衍生的全玻璃光纤。实施例3Tm:YAG单晶衍生的全玻璃光纤及其制备方法如下：（1）先将石英管（外径30mm，内径3.1mm，长20cm）进行酸洗、烘干，然后通过拉锥封住其中一端；（2）将Tm:YAG单晶（直径3mm，长度6cm）插入石英管里组装成预制棒；（3）在拉丝炉温度升至1600℃后，将预制棒缓慢下放，然后在30分钟内升温至2100℃进行拉丝，拉丝过程中抽真空。拉制的Tm:YAG单晶衍生的全玻璃光纤直径为125微米，纤芯直径为5.0微米。其效果参照实施例，可以获得一种2微米波段单晶衍生的全玻璃光纤。实施例4Ho:YAG单晶衍生的全玻璃光纤及其制备方法如下：（1）先将石英管（外径25mm，内径3.1mm，长20cm）进行酸洗、烘干，然后通过拉锥封住其中一端；（2）将Ho:YAG单晶（直径3mm，长度8cm）插入石英管里组装成预制棒；在拉丝炉温度升至1600℃后，将预制棒缓慢下放，然后在30分钟内升温至2080℃进行拉丝，拉丝过程中抽真空。拉制的Ho:YAG单晶衍生的全玻璃光纤直径为125微米，纤芯直径为8.1微米。其效果参照实施例，可以获得一种2微米波段单晶衍生的全玻璃光纤。其效果参照实施例，可以获得一种2微米波段单晶衍生的全玻璃光纤。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种2微米波段单晶衍生的全玻璃光纤，其特征在于：光纤包层为石英玻璃，光纤纤芯为掺稀土的单晶衍生的玻璃体，纤芯前躯体为能实现2微米波段激光输出的稀土掺杂的单晶体。

【技术特征摘要】
1.一种2微米波段单晶衍生的全玻璃光纤，其特征在于：光纤包层为石英玻璃，光纤纤芯为掺稀土的单晶衍生的玻璃体，纤芯前躯体为能实现2微米波段激光输出的稀土掺杂的单晶体。2.根据权利要求1所述的一种2微米波段单晶衍生的全玻璃光纤，其特征在于：所述单晶体为HoCrTm:YAG单晶、Tm:YAP单晶、Tm:YAG单晶或Ho:YAG单晶。3.制备权利要求1或2所述的一种2微米波段单晶衍生的全玻璃光纤的方法，其特征在于包括：将光纤预制棒在高温拉制而制得，所述光纤预制棒由石英玻璃管内填装单晶体构成。4.根据权利要求3所述的制备一种2微米波段单晶衍生的全玻璃光纤的方法，其特征在于具体包括如下步骤：（1）先将石英管进行酸洗、烘干，然后通过拉锥...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨中民，唐国武，钱奇，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44