本发明专利技术公开了一种偏芯稀土掺杂光纤其应用、光纤激光器、及光纤放大器。所述光纤其玻璃部分由内而外包括折射率依次降低的稀土掺杂的纤芯、以及偏芯内包层；所述纤芯的横截面外轮廓为矩形或正多边形；所述偏芯内包层的横截面外轮廓为圆形，其圆心与所述偏芯掺稀土光纤的横截面的几何中心重合；所述纤芯的横截面外轮廓的几何中心与所述偏芯内包层的外轮廓的圆心之间存在距离D，D＞0。本发明专利技术提供的偏芯稀土掺杂光纤，采用矩形或正多边形的纤芯，一方面提高了纤芯吸收效率，另一方面降低了包层渐消波溢出的能量损失，综合提高了泵浦效率。本发明专利技术用作激光器以及光纤放大器的光增益介质，具有器件小型化、高吸收效率、低熔接损耗的优势。势。势。
【技术实现步骤摘要】
偏芯稀土掺杂光纤、其应用、光纤激光器、及光纤放大器
[0001]本专利技术属于光纤激光
，更具体地，涉及一种偏芯稀土掺杂光纤、其应用、光纤激光器、及光纤放大器。
技术介绍
[0002]上世纪60年代首次报道了稀土离子产生激光现象，且实现了1.06μm的激光输出，随后在掺镱玻璃中观察到激光现象。但是此后二十多年掺镱光纤激光器发展缓慢，输出功率进展不大。直到1988年有人提出了双包层光纤结构，结合包层泵浦技术的开发，增强了泵浦光在光纤中传输，此后，光纤激光器输出功率迅速提高。
[0003]包层泵浦技术的关键元件是双包层增益光纤。双包层增益光纤的纤芯掺杂，对相应波长可实现单模传输，内包层为折射率较低、尺寸和数值孔径与相应光源输出匹配的石英材料，外包层采用折射率低于内包层的石英或聚合物材料。在通信应用中，包层泵浦光纤可把多个多模激光二极管的能量集中起来，使之成为单模高能信号光束。在能量应用中，为提高输出功率，作为大功率光纤激光器增益介质的掺稀土元素光纤也多采用双包层设计，即泵浦光耦合入光纤的内包层，在双包层光纤内全反射的过程中多次穿过纤芯，使泵浦光被掺杂介质吸收，形成粒子数反转，产生激射波长输出。
[0004]最早出现的内包层结构为圆形，由于圆形内包层是完全对称的，导致了大量的抽运光形成螺旋光，在传输的过程中不可能穿越掺杂稀土元素大的光纤纤芯，从而大大降低了对泵浦光的吸收效率。针对这一问题，研究人员对不同形状的内包层展开了大量的研究。内包层为圆形时，泵浦光在其中传输时容易形成螺旋光，不利于纤芯吸收，因此一般把内包层做成不同的非圆形形状，有矩形、D形、八边形等，可以大大提高泵浦光的吸收效率，通常使用工艺更为简单的八边形内包层。
[0005]另一种打破抽运光形成螺旋光的方案是采用偏离中心的纤芯，即现在使用的偏芯双包层光纤，偏芯光纤的直径相对于非圆形包层的双包层光纤可以更小，符合器件小型化的趋势，应用需求不断增长。然而目前的偏芯光纤泵浦效率较低，提高偏芯光纤的泵浦效率，成为了亟待解决的问题。
技术实现思路
[0006]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种偏芯稀土掺杂光纤、其应用、光纤激光器、及光纤放大器，其目的在于通过采用矩形或正多边形的纤芯，并对纤芯偏芯程度、姿态进行优化设计，使得偏芯稀土掺杂光纤在较小的光纤直径条件下具有较高的泵浦效率，制作出直径与通信光纤相当的偏芯稀土掺杂光纤，由此解决现有的偏芯光纤吸收效率低的技术问题。
[0007]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种偏芯稀土掺杂光纤，其玻璃部分由内而外包括折射率依次降低的稀土掺杂的纤芯、以及偏芯内包层；
[0008]所述纤芯的横截面外轮廓为矩形或正多边形；
[0009]所述偏芯内包层的横截面外轮廓为圆形，其圆心与所述偏芯掺稀土光纤的横截面的几何中心重合；
[0010]所述纤芯的横截面外轮廓的几何中心与所述偏芯内包层的外轮廓的圆心之间存在距离D，D＞0。
[0011]优选地，所述偏芯稀土掺杂光纤，其所述纤芯横截面外轮廓的外接圆半径R0在2
‑
7.5μm之间。
[0012]优选地，所述偏芯稀土掺杂光纤，其所述纤芯的横截面外轮廓上的点到所述偏芯内包层的外轮廓的圆心之间的距离的最大值，即偏芯距离为p，18μm＜p≤54μm。
[0013]优选地，所述偏芯稀土掺杂光纤，其所述纤芯的偏芯程度p/R1满足：0.3<p/R1<0.90，其中R1为所述偏芯内包层横截面外轮廓的半径。
[0014]优选地，所述偏芯稀土掺杂光纤，其0.45＜p/R1≤0.9且27μm＜p≤54μm；优选，0.6＜p/R1≤0.9且36μm＜p≤54μm。
[0015]优选地，所述偏芯稀土掺杂光纤，其所述偏芯内包层最薄处厚度即壁厚d＝R1‑
p，6μm<d<42μm。
[0016]优选地，所述偏芯稀土掺杂光纤，其所述偏芯内包层的半径R1在62
‑
62.5μm之间。
[0017]优选地，所述偏芯稀土掺杂光纤，其所述纤芯和所述偏芯包层的截面面积之比在(1～64):1000之间。
[0018]优选地，所述偏芯稀土掺杂光纤，其所述纤芯含有稀土离子氧化物、氧化铝、和/或五氧化二磷；其中，稀土离子的含量占比为0.1％
‑
3％，五氧化二磷的含量在0.3
‑
1.5％，氧化铝的含量在0.8％
‑
6％。优选的，稀土离子的含量在0.7％
‑
1.8％；所述稀土离子选自钐、镨、铷、钆、铈、铥、铒、镱中的一种或多种；纤芯的相对折射率差Δ1在0.6
‑
2.0％之间。
[0019]优选地，所述偏芯稀土掺杂光纤，其所述纤芯的横截面外轮廓上存在两点，满足以下条件：
[0020]A、该两点之间的距离为所述纤芯的横截面外轮廓上任意两点之间距离的最大值；
[0021]B、该两点与所述偏芯内包层的外轮廓的圆心共线。
[0022]优选地，所述偏芯稀土掺杂光纤，其所述纤芯的横截面为正多边形，其边数为奇数，所述纤芯横截面的对称轴处于所述偏芯内包层的外轮廓的直径上，所述对称轴的顶点为所述线性横截面外轮廓上与所述偏芯内包层外轮廓的圆心距离最远的点。
[0023]优选地，所述偏芯稀土掺杂光纤，其所述纤芯为正多边形，正多边形边数在4～8之间。
[0024]优选地，所述偏芯稀土掺杂光纤，其所述玻璃部分具有外包层，所述外包层外覆于所述偏芯内包层外侧；所述外包层折射率低于所述偏芯内包层的折射率；所述偏芯内包层优选为纯石英材质，所述外包层优选为掺氟石英。
[0025]优选地，所述偏芯稀土掺杂光纤，其所述外包层横截面外轮廓的几何中心与所述偏芯内包层的外轮廓的圆心重合。
[0026]优选地，所述偏芯稀土掺杂光纤，其所述外包层外轮廓的半径R2在61
‑
75μm之间。
[0027]按照本专利技术的另一个方面，提供了一种所述偏芯稀土掺杂光纤的应用，其应用于制备光纤激光器的光增益介质或光纤放大器的包层泵浦光增益介质。
[0028]优选地，所述偏芯稀土掺杂光纤的应用，其应用于制备光纤放大器的包层泵浦光
增益介质；所述纤芯的横截面外轮廓为矩形。
[0029]按照本专利技术的另一个方面，提供了一种光纤激光器，其采用包层泵浦结构，其包层泵浦光增益介质为本专利技术提供的偏芯稀土掺杂光纤。
[0030]按照本专利技术的另一个方面，提供了一种光纤放大器，其采用包层泵浦结构，其包层泵浦光增益介质为本专利技术提供的偏芯稀土掺杂光纤。
[0031]优选地，所述光纤放大器，其所述纤芯的横截面外轮廓为矩形。
[0032]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0033]本专利技术提供的偏芯稀土掺杂光纤，采用矩形或正多边形的纤芯，突破圆形本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种偏芯稀土掺杂光纤，其特征在于，其玻璃部分由内而外包括折射率依次降低的稀土掺杂的纤芯、以及偏芯内包层；所述纤芯的横截面外轮廓为矩形或正多边形；所述偏芯内包层的横截面外轮廓为圆形，其圆心与所述偏芯掺稀土光纤的横截面的几何中心重合；所述纤芯的横截面外轮廓的几何中心与所述偏芯内包层的外轮廓的圆心之间存在距离D，D＞0。2.如权利要求1所述的偏芯稀土掺杂光纤，其特征在于，所述纤芯横截面外轮廓的外接圆半径R0在2
‑
7.5μm之间；纤芯的相对折射率差Δ1在0.6
‑
2.0％之间。3.如权利要求1所述的偏芯稀土掺杂光纤，其特征在于，所述纤芯的横截面外轮廓上的点到所述偏芯内包层的外轮廓的圆心之间的距离的最大值为p，18μm＜p≤54μm。4.如权利要求3所述的偏芯稀土掺杂光纤，其特征在于，所述纤芯的偏芯程度p/R1满足：0.3＜p*R1＜0.90，其中R1为所述偏芯内包层横截面外轮廓的半径。5.如权利要求4所述的偏芯稀土掺杂光纤，其特征在于，0.45＜p/R1≤0.9且27μm＜p≤54μm；优选，0.6＜p/R1≤0.9且36μm＜p≤54μm。6.如权利要求3所述的偏芯稀土掺杂光纤，其特征在于，所述偏芯内包层最薄处厚度即壁厚d＝R1‑
p，6μm＜d＜42μm。7.如权利要求1所述的偏芯稀土掺杂光纤，其特征在于，所述偏芯内包层的半径R1在55
‑
60μm之间。8.如权利要求1所述的偏芯稀土掺杂光纤，其特征在于，所述纤芯和所述偏芯包层的截面面积之比在(1～64):1000之间。9.如权利要求1所述的偏芯稀土掺杂光纤，其特征在于，所述纤芯的横截面外轮廓上存在两点，满足...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁园鹏，沈磊，姚钊，张磊，吴威，毛明峰，
申请(专利权)人：长飞光纤光缆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。