本发明专利技术提供一种用于消散杂散光的光纤配置。形成光学传输光纤包括设置在保护性的聚合物外涂层下面的相对低折射率、相对薄的外包层。沿着该光纤中的内包层传播的杂散光将折射入薄外包层（通过正确选择折射率值）。外包层的薄尺寸也许杂散光以受控的逐渐的方式“泄漏”进入外涂层，从而降低与杂散光存在相关的涂层的受热。本发明专利技术的光纤还可弯曲以协助将杂散光移入涂层中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种在基于光纤的激光器、放大器或光组合器应用中用于处理 杂散光存在的光纤，尤其涉及一种包括设置在内包层与外涂层之间的薄外包层 的光纤，该薄外包层用于容纳和处理在内层包层中存在的任何光(泵浦和/或 信号)，并且以受控方式消散这种杂散光以降低光纤外涂层的热量。技术背景在包括高能通信系统、用于打印机的光源、用于医疗光学的激光器以及类 似应用的众多类型光学应用中，例如激光器、放大器以及光组合器的包层-泵 浦光纤器件都是十分重要的。典型的包层-泵浦光纤包括信号纤芯以及多层包层。典型地，环绕纤芯的内包层为大横截面积(与纤芯相比)和高数值孔径(NA) 的二氧化硅包层。内包层通常为非圆形的以确保内包层的模式呈现与纤芯之间 良好的重叠。外涂层通常由低折射率聚合物构成。纤芯的折射率比内包层的折 射率大，而内包层的折射率比外涂层的折射率大。包层-泵浦光纤的主要优点在于它可在单模光纤纤芯中将从低亮度光源来 的光转变为高亮度的光。由于内包层的大横截面积和高数值孔径，从例如二极 管阵列的低亮度光源来的光可被耦合至内包层中。在包层-泵浦激光器或放大 器中，纤芯掺杂有例如镱(Yb)或铒(Er)的稀土。在包层中的光与纤芯相 互作用并且被稀土掺杂物吸收。如果光信号通过泵浦纤芯，则该光信号将被放 大。可选地，如果提供光反馈(例如具有布拉格(Bragg)光栅光共振腔)，则 包层-泵浦光纤将用作工作在反馈波长的激光振荡器。图1示出示例的现有技术的包层-泵浦光纤1,具有纤芯2、内(泵浦)多 模包层3以及外涂层4。如图1所示，内包层3呈现比纤芯2较低的折射率， 使得沿着纤芯2传播的光信号L仍然容纳在纤芯2中。相似地，如图所示， 外涂层4将泵浦光P容纳在内包层3的边界之内。根据包层-泵浦的设置 (arrangement),包含泵浦光P的射线周期地贯穿纤芯2,以便被其中的活性材料吸收，从而产生或放大光信号L。值得注意的是，由于内包层3是多模的， 除在图1中由箭头示出的射线之外的许多射线也可在内包层3中传播。阻止充分利用包层-泵浦光纤器件潜力的困难在于将足够多数量的低亮度 光源有效地耦合至内包层。在1999年1月26日授予D丄DiGiovanni等人专利 4又的专利技术名称为"Tapered Fiber Bundles for Coupling Light Into and Out of Cladding-Pumped Fiber Devices，，的美国专利5,864,644中描述了解决上述问题 的建议的方案。在DiGiovanni等人的设置中，使用锥形光纤束将从多个光源 来的光耦合至包层-泵浦光纤中，此锥形光纤束是将各个光纤分组为紧密封装后将锥形体融合接续至包层-泵浦光纤。图2描述了这种DiGiovanni等人提出 的现有技术方案的示例的实施例，其中示出了多个束泵浦光纤5分散的环绕包 含纤芯6的光纤。如图所示，整个光纤束7被熔化并且沿着部分8锥形化为单 输出包层-泵浦光纤9。如在这里所描述的，执行光纤束的锥形化来增大耦合至 包层-泵浦光纤9端部的泵浦光的强度。由于多模泵浦区域的NA比泵浦光纤 的NA大很多，光纤束的锥形化可在保持多模泵浦区域的角度容许(angular acceptance)范围内时增大光学泵浦强度。尽管DiGiovanni等人的锥形光纤束已经显示出极大提高将多个光信号耦 合至光纤放大器、激光器或光组合器中的效率，由在系统中的"杂散光"的存在 所引起的问题仍未解决。已经发现杂散光是从例如增益光纤中的放大的自发发 射(ASE)、未吸收的或散射的泵浦光、以及从纤芯中散射出并且进入内包层 中的信号光的多个不同光源产生的。当图1的现有技术的设置能够以小的衰减 并且不加热光纤的方式传输杂散光时，如果杂散光不是始终容纳在内包层3 的边界内，则杂散光可导致毁坏性的加热。如果包层光的NA以扰动 (perturbation)(例如锥形)增大至超过内包层3与外涂层4之间的NA,则可 出现杂散光从包层中漏泄。在这种情况下，包层光折射进入在其中被吸收的外 涂层4并且产生不需要数量的局部加热。杂散光还可在包层-泵浦光纤的终端 点折射入外涂层4，例如在连接至输出光纤(这种光纤通常具有高折射率外涂层)的点或是在沿着将光纤弯曲至足以将光耦合入包层的角度的光纤的任何 占, 、、 o图3描述杂散光与终端条件相关的上述情况，在这个例子中，在图1的包 层-泵浦光纤1与输出光纤11之间的接续点S。如图所示，在包层-泵浦光纤l 的终端剩余的未吸收的/散射的泵浦光进入输出光纤11中并且折射入高折射率聚合物外涂层13。由于聚合物外涂层13的光学吸收比玻璃的光学吸收大很多， 绝大部分的光都纟皮涂层13所吸收并且转化为热量。如果这种热量足够局部化，则光纤会被烧毁或是对经受毁坏性故障的点的损坏。除了存在未吸收的泵浦光之外，信号光也可在光纤1的终端从纤芯区域2散射出，因此信号光沿着内包 层15传播并且也可折射入高折射率包层13中而产生额外的热量。虽然加热可在两束不同的光纤之间的接续位置(如图3中所示的)出现，由于导致光散射的轻微瑕疵，在相同光纤之间的接续处也会产生热量。沿着光 纤的各种其它类型的扰动也会导致沿着光纤的杂散光出现的增加并且因此会 潜在地使局部加热光纤的问题复杂化。由于在放大器应用中光能等级可能是高 的，最好逐渐地消散能量，因此避免光纤或是任何相关光学部件的局部受热。现有技术试图解决上述问题，典型地涉及使用沿着传输路径上散布的"吸 收"光纤的部分，其中这些部分包括选择性吸收种类，例如稀土离子，浓缩足 以提供期望的吸收选择性。在2004年6月3日授予B丄Ainslie等人的美国专 利6,574,406和由L,A.Reith等人申请并在2004年9月9曰公布的美国专利申 请2004/0175086公开了上述原理的两种不同设置。虽然这些设置提供一定程度的杂散光处理，但是提供上述处理能力的光纤 的选择部分的使用限制其可用性。例如，如果新的接续加入到光纤，或是在新 的位置引入弯曲，则吸收光纤部分不可能被正确定位从而消散额外的杂散光。 此外，需要仔细控制光纤部分的尺寸以确保以充分逐渐的方式消散能量。因此，在本领域中仍然需要能够处理在光纤中出现的杂散光，从而降低光 纤的加热和/或由于杂散光出现的其它故障模式。
技术实现思路
本专利技术解决了现有技术中存在的需求，本专利技术涉及一种配置用于可控制地 消散杂散光的光纤，尤其涉及在内包层与光纤外(聚合物)涂层之间添加薄外 包层来容纳从内包层折射出的光并且沿着光纤外涂层的延伸部以受控方式消 散该光。根据本专利技术，形成的光学传输光纤包括设置为环绕内包层的相对薄的外包 层，因此捕获和容纳杂散光(包括剩余的泵浦光和/或折射的信号光)。有限厚 度的外包层容许杂散光沿着外包层传播，并以受控方式"泄漏"或"通过隧道"进入外涂层。在优选实施例中，定义外涂层的厚度不大于l(Him (或者甚至更佳 的为5夂im)。通过强制杂散光沿着外涂层的延伸部消散，将会基本上消除聚合 物外涂层的局部受热，防止热引起的光纤严重故障。形成的薄外包层具有小于内包层的折射率(为了提高在内包层中的反射)，折射率分布。在一个实施例中，可在外包层中或是在内外包层之间的界面处形成多个本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光纤，配置用于方便去除杂散光，所述光纤包括： 纤芯区域，用于基本上限制并且传播光信号； 环绕所述纤芯区域的内包层，所述内包层具有小于纤芯区域折射率的折射率； 薄外包层，环绕所述内包层，所述薄外包层具有小于所述内包层折射率的折射率，从而捕获沿着所述内包层传播的杂散光，并且具有选择用于从该光纤中可控性地消散捕获的杂散光的厚度；以及 外涂层，环绕所述薄外包层，其中，由该薄外包层捕获的杂散光在外涂层的延伸长度上逐渐地沿隧道进入外涂层，从而降低由该杂散光造成的所述外涂层的局部受热。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：大卫约翰迪乔瓦尼，江守义弘，迈克尔菲什泰恩，克利福德黑德利，
申请(专利权)人：古河电工北美公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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