一种用于抑制掺Ｙｂ光纤中的光暗化的处理方法，包括：第一步骤，通过以Ｙｂ对芯进行掺杂来制备掺Ｙｂ光纤，并以高于当激光被振荡时通过光纤发射的光的能量将伽马射线、Ｘ射线或电子束中的至少一种辐射到掺Ｙｂ光纤上；第二步骤，测量在第一步骤之后所述光纤的红外区域的损耗谱，并选择特定波长下的损耗落在预定范围内的光纤；以及第三步骤，在含氢气氛中处理在第二步骤中选择的光纤，以获得光暗化受抑制的掺Ｙｂ光纤。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于抑制在光纤激光器和光纤放大器等中使用的掺 Yb光纤中的光暗化的处理方法、利用该方法处理了的光暗化受抑制的掺 Yb光纤、以及以该掺Yb光纤作为光放大光纤的光纤激光器，并且特别 涉及用于抑制当高输出光纤激光器使用了延长的时间段时输出功率随时 间降低的光暗化的技术。本申请要求2007年4月17日提交的日本专利申 请No.2007-108126的优先权，其内容通过引用合并于此。
技术介绍
对于使用掺杂有镱(Yb)的光纤的光纤激光器，光暗化的抑制是一 个问题。光暗化是当光(^L光)被辐射到掺Yb光纤上时，激光器输出随着 时间逐渐减小(参见非专利文献l、 2和4)的一种现象。这种随时间的变化是掺稀土光纤中掺Yb光纤特有的问题。例如，在 光纤放大器中使用的掺Er光纤中，存在由于浓度猝灭导致的初始放大特 性降低的问题。然而，并没有发现作为本专利技术主题的光暗化(即，随时间 的变化)对其是一个问题。也就是说，掺Er的光纤放大器的初始放大特 性的降低与作为本专利技术主题的光暗化是完全不同的现象。目前尚不清楚光暗化背后的机制。然而，对于该问题有一些研究示例。 以下给出关于掺Yb光纤中的光暗化的研究示例。(研究示例l)石英玻璃中色心的生成影响光暗化。色心的生成是永久性的损害，且 吸收波长的中心在可见范围内。色心的吸收"^值在可见范围内。然而，其 吸收带很宽，且吸收的边^￡对红外区域具有影响。因此，色心的生成对 激发光和激光器振荡光都造成了损失，这导致光纤的功率转换效率下降(参见非专利文献3)。 (研究示例2)如果使用相同波长的激发光，则随着激发光强度变得更强，光暗化所 导致的劣化速度增大(参见非专利文献l)。(研究示例3)以与研究示例l相同的方式，假定色心的生成是参与因素。七个三价 Yb离子在色心生成过程中参与了光致电离(参见非专利文献2)。(研究示例4)光暗化的起因源于光纤玻璃的硅网络受到永久性的损害。这种损害由 激发光和信号光的多光子吸收处理所生成的光致电离产生。掺杂作为稀土 的Yb的石英玻璃中的带隙的示例为大约5.2 eV (238 nm)，这小于未掺 杂的石英玻璃的带隙(9 eV )。由于238 nm的带隙大约是亂良光或信号光 的波长(即，1000nm)的能量的四倍，因此显然有可能四光子吸收也发 挥了作用(参见非专利文献4)。如在研究示例1-4中的情况一样，存在推测激发光或信号光所产生的 玻璃中的色心(称为缺陷)与光暗化的机制相关的许多示例。然而，在所 有报告中，信息不足以使得能够明确说明光暗化的原因，并且至今还不知 道任何明确的原因。而且，还不能确定可见区域中的吸收对红外区域一定 具有影响。在专利文献l中，采用了以下所说明的方法，以提高石英玻璃对紫外 线的阻挡性。作为第一步骤，通过将电磁波辐射到石英物体上而生成玻璃 缺陷。作为第二步骤，将其浸入氢气气氛中。 "Population Inversion Factor Dependence of Photodarkening of Yb-Doped Fibers and Its Suppression by High Aluminum Doping',， T. Kitabayashi等,OFC2006, Anaheim, USA, Paper OThC5， 2006H^专禾'J文献3"Linear and Non-Linear Photoionization of Silicate Glasses, L. B. Glebov, Glass Science and Technology, Vol. 20， No. 24, 1995"[非专利文献4"Photodarkening: Understanding and Mitigating", Liekki White Paper
技术实现思路
本专利技术要解决的问题已公开了添加铝(Al)以及添加Yb作为抑制光暗化的手段是有效的。 根据非专利文献2，随着A1掺杂浓度增大，光暗化抑制效果增强。然而，即使掺杂了高浓度的Al，光暗化仍然没有完全消失，且尽管 十分微小，光暗化仍然发生。因此，正寻找进一步抑制光暗化的手段。随着Yb的掺杂浓度增加，光暗化所导致的输出随时间的减小变得更 明显。特别是，在976 nm波长下的Yb吸收率为100 dB/m或更大时的光 暗化尤为显著。由于制造方法的限制和折射率分布形式的限制，Yb吸收 量的上限一般大约为2000dB/m。因此，在以下光纤中光暗化是个问题 在所述光纤中，Yb掺杂量被调整为使得在976 nm波长下的Yb吸收率在 100到2000 dB /m之间。在以下所述的示例中，利用具有光暗化明显的Yb吸收率的样本来进 行效果比较。而且，从其他观点来看，在掺杂高浓度A1时也存在问题。使用针对 光纤激光器设计的掺Yb光纤作为示例，通常Yb和Al被掺杂到光纤的芯 中。如果A1被掺杂到石英玻璃中，则玻璃的折射率升高。考虑到光纤激 光器的特性，从激光器振荡光的光束质量的观点来看，期望以单模形成信 号光(即，激光器振荡光)的发射条件。与^f照，为了获得高强度激光 器振荡光，期望充分地增加光纤的模场直径，以便减小非线性光学效应。 如果Al被摻杂到高浓度，则由于需要实现上述单模发射和增加模场直径， 因此对期望的折射率分布的形成造成了限制。也从这个观点出发，仅将 Al掺杂到高浓度是不够的，因为这只不过是产生了其它问题。而且，在专利文献l中，说明了通过经由将电磁波辐射到石英物体上而产生玻璃缺陷、然后将该物体浸入氢气气氛中，来提高石英物体对紫外线的阻挡性。然而，在专利文献l中，没有提到掺杂了 Yb的石英玻璃光 纤特有的光暗化。(如专利文献1中的)没有掺杂Yb的石英玻璃物体中 的紫外线劣化的问题与(如本专利技术中的)掺Yb光纤中的光暗化的问题完 全不同。考虑到上述情况而构思了本专利技术，且本专利技术的目的是提供一种处理方 法，该处理方法使得有可能有效地抑制掺Yb光纤中的光暗化。解决所述问题的手段为了实现上述目的，本专利技术的第一方面是一种用于抑制掺Yb光纤中 的光暗化的处理方法，所述方法包括第一步骤，通过以Yb对芯进行掺 杂来制^#Yb光纤，并以高于当激光器振荡时通过所述光纤发射的光的 能量将伽马射线、X射线和电子束中的至少一种辐射到所述掺Yb光纤上； 第二步骤，在第一步骤之后测量所述光纤的红外区域的损耗镨，并选择特 定波长下的损耗落在预定范围内的光纤；以及第三步骤，在含氢气氛中处 理在第二步骤中选择的光纤，以获得光暗化受抑制的掺Yb光纤。本专利技术的第二方面是根据第 一方面的用于抑制掺Yb光纤中的光暗化 的处理方法，其中第一步艰^包括调节在第一步骤中辐射的伽马射线、 X射线或电子束的辐射量，4吏得在第二步骤中，在大于1100 nm且小于 1300 nm的波长下的损耗落在1 dB/m到100 dB/m之间。本专利技术的第三方面是根据第一方面的用于抑制掺Yb光纤中的光暗化 的处理方法，其中在第一步骤中，辐射的伽马射线、X射线或电子束的总 辐射量落在lxl()4R到lxl07R (伦琴)的范围内。本专利技术的第四方面是根据第 一方面的用于抑制掺Yb光纤中的光暗化 的处理方法，其中在第三步骤中，紧接着氢处理之后的在1240 nm波长 下本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于抑制掺Ｙｂ光纤中的光暗化的处理方法，包括： 第一步骤，通过以Ｙｂ对芯进行掺杂来制备掺Ｙｂ光纤，并以高于当激光器振荡时通过所述光纤发射的光的能量将伽马射线、Ｘ射线和电子束中的至少一种辐射到所述掺Ｙｂ光纤上； 第二步骤，在第 一步骤之后测量所述光纤的红外区域的损耗谱，并选择特定波长下的损耗落在预定范围内的光纤；以及 第三步骤，在含氢气氛中处理在第二步骤中选择的光纤，以获得光暗化受抑制的掺Ｙｂ光纤。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：市井健太郎，细谷英行，
申请(专利权)人：株式会社藤仓，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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