一种内嵌多边形内包层有源光纤及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种内嵌多边形内包层有源光纤及其制备方法，所述有源光纤包括由内向外依次设置的有源芯层、内包层、缓冲层和涂层，内包层的外轮廓为多边形，缓冲层的外轮廓为圆形，所述内包层与所述有源芯层的直径比为CCDR2，所述缓冲层与所述有源芯层的直径比为CCDR1，其中，CCDR2在2～80之间，CCDR2为CCDR1的20～90％。制备方法包括将包含有源芯层、外轮廓为圆形的内包层和外轮廓为任意多边形的缓冲层的预制棒进行拉丝，调控拉丝温度和拉丝炉内保护气的流向，使得缓冲层外轮廓圆化，内包层外轮廓变成多边形。本发明专利技术所得有源光纤质量高，制备方法简便，合格率高。合格率高。合格率高。

【技术实现步骤摘要】
一种内嵌多边形内包层有源光纤及其制备方法


[0001]本专利技术涉及光纤领域，尤其涉及一种内嵌多边形内包层有源光纤及其制备方法。

技术介绍

[0002]有源光纤通过其纤芯中掺杂的稀土离子作为增益介质，将光纤中泵浦光转化为高光束质量的激光，使得激光器的输出功率得到提高。为了应对光纤激光器的日益增加的高功率需求，目前主要通过增加有源光纤的几何尺寸来提高光纤激光器输出功率。伴随光纤泵浦吸收效率的增加，对涂层材料的可靠性提出更高的要求，但低折射率丙烯酸树脂依然是最主流的材料，该体系涂层耐热性较差，使得涂层失效风险增加。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种内嵌多边形内包层有源光纤及其制备方法。
[0004]本专利技术提供一种内嵌多边形内包层有源光纤，包括由内向外依次设置的有源芯层、内包层、缓冲层和涂层，所述内包层的外轮廓为多边形，所述缓冲层的外轮廓为圆形，所述内包层与所述有源芯层的直径比为CCDR2，所述缓冲层与所述有源芯层的直径比为CCDR1，其中，CCDR2在2～80之间，CCDR2为CCDR1的20～90％。
[0005]根据本专利技术提供的内嵌多边形内包层有源光纤，所述内包层为纯二氧化硅玻璃，所述缓冲层为低折射率掺杂二氧化硅玻璃，优选地，掺杂元素为F和/或B。
[0006]根据本专利技术提供的内嵌多边形内包层有源光纤，所述缓冲层相对于二氧化硅玻璃的数值孔径在0
‑
0.30之间。
[0007]根据本专利技术提供的内嵌多边形内包层有源光纤，所述涂层为一层或多层。
[0008]优选地，所述涂层为两层涂层，其中靠近所述缓冲层的一层涂层为低折射率涂层，相对于二氧化硅玻璃的数值孔径≥0.30，另一层为保护层。
[0009]本专利技术还提供上述内嵌多边形内包层有源光纤的制备方法，包括：
[0010]将包含有源芯层、外轮廓为圆形的内包层和外轮廓为任意多边形的缓冲层的预制棒进行拉丝，调控拉丝温度和拉丝炉内保护气的流向，使得缓冲层外轮廓圆化，内包层外轮廓变成多边形。
[0011]根据本专利技术提供的制备方法，所述拉丝温度较同等几何尺寸的外圆内方预制棒的拉丝温度增加50～300℃。
[0012]根据本专利技术提供的制备方法，调控拉丝炉内保护气的流向为圆心对称，且正对所述缓冲层多边形外轮廓的角。
[0013]根据本专利技术提供的制备方法，所述预制棒的制备包括：先制备得到包含有源芯层、外轮廓为圆形的内包层和外轮廓为圆形的缓冲层的第一预制棒，然后对所述第一预制棒的缓冲层进行打磨，得到所述预制棒。
[0014]根据本专利技术提供的制备方法，拉丝工序中，进行涂层的涂覆。
[0015]本专利技术提供的一种内嵌多边形内包层有源光纤及其制备方法，通过缓冲层的设计减少涂层失效的风险，提高光纤可靠性；通过调整缓冲层的面积，可灵活调整包层泵浦吸收系数；另外通过制备方法的改进，可以降低生产难度，提高生产效率和生产产品合格率、同心度等。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1是本专利技术实施例提供的内嵌多边形内包层有源光纤的结构示意图；
[0018]图2是本专利技术实施例提供的内嵌多边形内包层有源光纤的制备方法示意图；
[0019]图3是本专利技术实施例提供的内嵌多边形内包层有源光纤制备的具体流程示意图；
[0020]图4是对比例1中内嵌多边形内包层有源光纤制备的具体流程示意图；
[0021]图5是本专利技术制备过程中保护气流向示意图。
[0022]附图标记：
[0023]101：有源芯层；102：内包层；103：缓冲层；104：涂层。
具体实施方式
[0024]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。
[0025]如图1所示，本专利技术实施例提供一种内嵌多边形内包层有源光纤，包括由内向外依次设置的有源芯层101、内包层102、缓冲层103和涂层104，其中，内包层102的外轮廓为多边形，缓冲层103的外轮廓为圆形，内包层102与有源芯层101的直径比为CCDR2，缓冲层103与有源芯层101的直径比为CCDR1，其中，CCDR2在2～80之间，CCDR2为CCDR1的20～90％。
[0026]本专利技术的有源光纤设置缓冲层103可降低涂层104的传导光的需求，从而降低涂层104的失效风险，提高光纤可靠性。
[0027]此外，将有源芯层101、内包层102、缓冲层103的直径比控制在上述范围内，即调整CCDR1与CCDR2，可调整包层泵浦吸收系数在合理范围内。制备的过程中，可在原有双包层有源光纤制棒工艺条件下，仅调整缓冲层103的面积，即可使包层泵浦吸收系数灵活调整。具体原理如下：泵浦光在有源光纤的内包层中全反射传导，从而反复经过纤芯被纤芯吸收。包层泵浦吸收系数α
Clad
满足：
[0028][0029]其中，α
Core
为纤芯泵浦吸收系数，S
Core
为纤芯面积，S
Clad
为光导包层面积。
[0030]本专利技术实施例中，假定内包层泵浦吸收系数为α
Clad2
，则本专利技术中有源光纤的实际
包层泵浦吸收系数α
Clad1
：
[0031][0032]由下述
①
、
②
、
③
公式推算得到
[0033][0034][0035][0036]如公式所示，在原有双包层有源光纤制棒工艺不变情况下，通过调整缓冲层103的直径，即调整CCDR1与CCDR2的比值，就可调整包层泵浦吸收系数，从而应对不同的应用场景。
[0037]本专利技术的有源光纤缓冲层103外轮廓为圆形，与常规的圆形无源光纤的熔接匹配度高，可以提高与圆形无源光纤的熔接质量，从而降低光纤损耗，提高光束质量。
[0038]根据本专利技术的一些实施例，内包层102为纯二氧化硅玻璃，缓冲层103为低折射率掺杂二氧化硅玻璃，其中掺杂元素为F和/或B。氟元素具有较低的折射率，选用掺氟缓冲层，使得内包层102的折射率呈阶跃分布，从而使部分包层光避免在涂层界面发生反射，大幅降低了涂层的耐热需求，从而可以提高光纤的可靠性。
[0039]根据本专利技术的一些实施例，缓冲层103相对于二氧化硅玻璃的数值孔径在0
‑
0.30之间。
[0040]根据本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内嵌多边形内包层有源光纤，其特征在于，包括由内向外依次设置的有源芯层、内包层、缓冲层和涂层，所述内包层的外轮廓为多边形，所述缓冲层的外轮廓为圆形，所述内包层与所述有源芯层的直径比为CCDR2，所述缓冲层与所述有源芯层的直径比为CCDR1，其中，CCDR2在2～80之间，CCDR2为CCDR1的20～90％。2.根据权利要求1所述的内嵌多边形内包层有源光纤，其特征在于，所述内包层为纯二氧化硅玻璃，所述缓冲层为低折射率掺杂二氧化硅玻璃，优选地，掺杂元素为F和/或B。3.根据权利要求2所述的内嵌多边形内包层有源光纤，其特征在于，所述缓冲层相对于二氧化硅玻璃的数值孔径在0
‑
0.30之间。4.根据权利要求1所述的内嵌多边形内包层有源光纤，其特征在于，所述涂层为一层或多层。5.根据权利要求4所述的内嵌多边形内包层有源光纤，其特征在于，所述涂层为两层，其中靠近所述缓冲层的一层为低折射率涂层，相对于二氧化硅玻璃的数值孔径≥0.30，另一层为保护层。6.权利要求1

【专利技术属性】
技术研发人员：魏侃贤，孙锐，胡清华，李洁芬，
申请(专利权)人：武汉镱得飞光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：