一种不对称纤芯部分掺杂的有源光纤及其制备方法技术

本发明专利技术涉及光纤技术领域，尤其涉及一种不对称纤芯部分掺杂的有源光纤及其制备方法，由内而外依次包括：纤芯和包层；所述纤芯包括一个稀土离子掺杂区域和未掺杂稀土离子区域，所述稀土离子掺杂区域与纤芯呈偏心结构，且稀土离子掺杂区域的偏移方向与有源光纤弯曲方向一致。纤芯直径为20

An active fiber partially doped with asymmetric core and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种不对称纤芯部分掺杂的有源光纤及其制备方法


[0001]本专利技术涉及光纤
，尤其涉及一种不对称纤芯部分掺杂的有源光纤及其制备方法。

技术介绍

[0002]常规有源光纤的纤芯全部且均匀掺杂，此时光纤中传输的各模式与掺杂区域的重叠程度相近，所以各个模式的增益相近，从而导致光纤中被激励以及获得增益的模式较多，从而使得输出激光的光束质量下降，光纤激光器易发生横模不稳定。
[0003]纤芯部分掺杂有源光纤由于纤芯采用了部分掺杂，所以光纤中传输的各模式与掺杂区域的重叠程度均会下降，由于基模的能量分布主要集中在中心部分，而大部分高阶模的强度分布在外围，所以采用纤芯部分掺杂，会使得大多数的高阶模与掺杂区域的重叠程度下降程度相较与基模而言更加大，从而使得基模的增益相较于高阶模而言变大，最终输出的激光光束质量会得到提升，且能够有效地抑制横模不稳定的发生。
[0004]在现有的技术中，普通的有源光纤未考虑控制高阶模的增益，所以普通有源光纤相对于对称的纤芯部分掺杂光纤更加容易发生横模不稳定，且具有较差的光束质量。而对称的纤芯部分掺杂光纤虽然考虑了控制高阶模的增益，但是未考虑有源光纤在使用过程中是弯曲的状态，而弯曲状态下的各个模式都会出现畸变，所以对称的部分掺杂光纤尽管能够改善横模不稳定，但是并没有达到最佳的效果。为此，我们提出一种不对称纤芯部分掺杂的有源光纤及其制备方法。

技术实现思路

[0005]基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种不对称纤芯部分掺杂的有源光纤及其制备方法，通过设计不对称(偏芯)的纤芯部分掺杂光纤能够将弯曲引起的模式畸变考虑进来，从而保证在光纤弯曲的情况下，既保持了基模的增益，又能够有效的降低高阶模的增益，从而使得光纤输出的光束质量提高，且能够有效得抑制横模不稳定的发生。
[0006]本专利技术提供如下技术方案：一种不对称纤芯部分掺杂的有源光纤，由内而外依次包括：纤芯和包层；
[0007]所述纤芯包括一个稀土离子掺杂区域和未掺杂稀土离子区域，所述稀土离子掺杂区域与纤芯呈偏心结构，且稀土离子掺杂区域的偏移方向与有源光纤弯曲方向一致，稀土离子是镱、铒、铥、钬、钕中的一种或者多种。
[0008]优选的，所述纤芯直径为20
‑
150μm。
[0009]优选的，所述稀土离子掺杂区域由纤芯中心点向弯曲方向的偏移量为0
‑
75μm。
[0010]优选的，所述光纤数值孔径的范围：0.05
‑
0.2。
[0011]优选的，所述稀土离子掺杂区域内部为均匀折射率分布，且与纤芯未掺杂稀土离子的区域折射率保持相同，稀土离子掺杂区域的掺杂是阶跃型或者渐变型的。
[0012]优选的，所述稀土离子稀土离子掺杂区域由纤芯中心点向弯曲方向的偏移量与有
源光纤的弯曲半径成反比。
[0013]一种不对称纤芯部分掺杂的有源光纤的制备方法，包括如下步骤：首先采用MCVD方法制备对称的纤芯部分掺杂的光纤，纤芯未掺杂区域通过掺Al、P、Ge中的一种或者多种来控制折射率与纤芯掺杂区折射率匹配，然后再利用MCVD方法制备与未掺杂区域相同折射率的未掺杂稀土离子的光纤预制棒，利用机械加工结合酸处理的方式处理纤芯部分掺杂光纤预制棒取出带有未掺杂区域的芯棒，再利用机械加工结合酸处理的方式处理未掺杂稀土离子的光纤预制棒，获得套管，最后利用管棒法制备最终的光纤。
[0014]优选的，在拉制光纤之前需要在预制棒上标记不对称的位置，用于上拉丝塔前的定位。
[0015]优选的，最终制备的光纤收丝方向和不对称掺杂的方向一致，其中不对称掺杂的方向是指稀土离子掺杂区域的偏移方向。
[0016]一种包括上述不对称纤芯部分掺杂的有源光纤的光纤激光器。
[0017]一种包括上述不对称纤芯部分掺杂的有源光纤的光纤放大器。
[0018]本专利技术提供了一种不对称纤芯部分掺杂的有源光纤及其制备方法，效果如下：
[0019]1、通过采用纤芯不对称部分掺杂光纤结构，考虑了实际光纤激光器在搭建过程中光纤是弯曲的情况，偏心不对称纤芯部分掺杂考虑了光纤弯曲下的模式畸变，从而能够在光纤弯曲的情况下有效地增加输出激光中基模含量。
[0020]2、通过采用分步法制备纤芯不对称部分掺杂的方法，通过标记预制棒不对称的方向和收丝方向一致，能够保证在该光纤的使用过程中，确保弯曲方向和掺杂偏移方向一致，使不对称的光纤能够更加方便准确的使用。
附图说明
[0021]图1为本专利技术不对称纤芯部分掺杂光纤结构示意图；
[0022]图2为本专利技术纤芯不对称掺杂的光纤制备流程图；
[0023]图3为本专利技术实施例中反应各模式的增益情况柱状图一；
[0024]图4为本专利技术实施例中反应各模式的增益情况柱状图二；
[0025]图5为本专利技术实施例弯曲半径与最佳偏移量曲线图一；
[0026]图6为本专利技术实施例弯曲半径与最佳偏移量曲线图二；
[0027]图7为本专利技术实施例弯曲半径与最佳偏移量曲线图三。
具体实施方式
[0028]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]如图1所示，本专利技术提供一种技术方案：一种不对称纤芯部分掺杂的有源光纤，由内而外依次包括：纤芯和包层；
[0030]所述纤芯包括一个稀土离子掺杂区域和未掺杂稀土离子区域，所述稀土离子掺杂区域与纤芯呈偏心结构，且稀土离子掺杂区域的偏移方向与有源光纤弯曲方向一致，稀土
离子是镱、铒、铥、钬、钕中的一种或者多种。
[0031]纤芯直径为20
‑
150μm；稀土离子掺杂区域直径小于纤芯直径大于0；纤芯掺杂区域偏移量小于75μm大于0；光纤数值孔径的范围：0.05
‑
0.2。稀土离子稀土离子掺杂区域由纤芯中心点向弯曲方向的偏移量与有源光纤的弯曲半径成反比。稀土离子掺杂区域内部为均匀折射率分布，且与纤芯未掺杂稀土离子的区域折射率保持相同，稀土离子掺杂区域的掺杂是阶跃型或者渐变型的。
[0032]首先采用MCVD方法制备对称的纤芯部分掺杂的光纤，纤芯未掺杂区域通过掺Al、P、Ge中的一种或者多种来控制折射率与纤芯稀土离子掺杂区折射率匹配，然后再利用MCVD方法制备与未掺杂区域相同折射率的未掺杂光纤预制棒，利用机械加工结合酸处理的方式处理纤芯部分掺杂光纤预制棒取出带有未掺杂区域的芯棒，再利用机械加工结合酸处理的方式处理未掺杂稀土离子的光纤预制棒，获得套管，最后利用管棒法制备最终的光纤。由于光纤是非对称的结构，在拉制光纤之前需要在预制棒上标记不对称的位置，用于上拉丝塔前的定位。最终制备的光纤收丝方向和不对称稀土离子掺杂的方向一致，其中不对称掺杂的方向是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种不对称纤芯部分掺杂的有源光纤，其特征在于：由内而外依次包括：纤芯和包层；所述纤芯包括一个稀土离子掺杂区域和未掺杂稀土离子区域，所述稀土离子掺杂区域与纤芯呈偏心结构，且稀土离子掺杂区域的偏移方向与有源光纤弯曲方向一致，稀土离子是镱、铒、铥、钬、钕中的一种或者多种。2.根据权利要求1所述的一种不对称纤芯部分掺杂的有源光纤，其特征在于：所述纤芯直径为20
‑
150μm。3.根据权利要求1所述的一种不对称纤芯部分掺杂的有源光纤，其特征在于：所述稀土离子掺杂区域由纤芯中心点向弯曲方向的偏移量为0
‑
75μm。4.根据权利要求1所述的一种不对称纤芯部分掺杂的有源光纤，其特征在于：所述光纤数值孔径的范围：0.05
‑
0.2。5.根据权利要求1所述的一种不对称纤芯部分掺杂的有源光纤，其特征在于：所述稀土离子掺杂区域内部为均匀折射率分布，且与纤芯未掺杂稀土离子的区域折射率保持相同，稀土离子掺杂区域的掺杂是阶跃型或者渐变型的。6.根据权利要求1所述的一种不对称纤芯部分掺杂的有源光纤，其特征在于：所述稀土离子掺杂区域由纤芯中心点向弯曲方向的偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎宇，孟悦，石旭东，陈章汝，
申请(专利权)人：长飞光坊武汉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：