本发明专利技术公开了一种用外曝光法改变折射率分布的石英棒结构，涉及光纤放大器和光纤激光器领域。该石英棒结构包括曝光区域（１）和有源石英棒；有源石英棒的结构为有源石英棒芯（２）和外包层（３），曝光区域在有源石英棒芯的内部；从有源石英棒芯的端部对曝光区域外曝光，曝光光束使曝光区域的折射率改变；曝光区域的折射率、有源石英棒的折射率、外包层的折射率依次递减；其中曝光区域的折射率范围为１．４５５～１．４５９，有源石英棒的折射率范围为１．４５３～１．４５５，外包层的折射率范围为１．４５０～１．４５２。解决了大功率光纤激光器或放大器所需要的高质量石英棒的问题，使制作不同形状和折射率分布的石英棒变得简单可行。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用外曝光法改变折射率分布的石英棒结构。特别应用于光纤放 大器和光纤激光器领域。
技术介绍
激光问世以来，其良好的相干特性得到了广泛的认同，随着技术的发展，激光 的功率越来越大，大功率特殊模场的激光器在零件加工，光通信，以及国防等领域的应 用日益引起人们的重视，其广泛的应用领域使得人们对能够产生激光输出的结构的投入 越来越大。虽然在一些实验中已经取得了一些成绩，但是产生激光的装置结构过于复 杂，或者功率难以增长，又或是激光的特性达不到要求。首先一个原因是谐振腔单位体 积内能够承受的功率是有限制的，超过阀值输出的激光功率难以继续增长，而且激光的 质量也会急剧恶化。而如果要得到所要求的质量较好的激光，在功率上有大的提高比较 困难，而且制作的难度很大。在制备大功率单模激光器的时候选择好的谐振腔一直是技 术的难点。目前要制作大功率放大器和激光器需要的光纤或者石英棒，通常方法制作较 为困难且质量较差，如D形棒的制作通常是制作好石英棒，然后机械方法磨去一部分形 成D形，此方法的缺点是磨制的过程会对石英棒有损伤，并且制作的过程较为烦琐。再 如，同心环石英棒的制作通常是用多次沉积的方法，该方法的缺点是制作的过程时间上 过长且精确度的把握有难度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是大功率光纤激光器或是放大器所需要的高质量 石英棒难以满足要求；在一些方面虽能够制得满足要求石英棒，但制作过程过于复杂且 质量精度难以有效提高。本专利技术的技术方案用外曝光法改变折射率分布的石英棒结构，它包括曝光区域和有源石英棒。 有源石英棒的结构为有源石英棒芯和外包层，曝光区域在有源石英棒芯的内部。从有源石英棒芯的端部对曝光区域外曝光，曝光光束使曝光区域的折射率改 变；曝光区域的折射率、有源石英棒的折射率、外包层的折射率依次递减；其中曝光区 域的折射率范围为1.455 1.459，有源石英棒的折射率范围为1.453 1.455，外包层的 折射率范围为1.450 1.452。本专利技术和已有技术相比所具有的有益效果由于本专利技术是用毫米量级的大横截面积的石英棒做主体结构，减小了棒内的最 大单位体积功率，因而降低了损耗。曝光区域形状和大小由外曝光光束决定，避免后期 机械加工引起的不稳定和大损耗，以及对工艺的繁杂要求，因而制作不同形状和折射率 分布的石英棒变得简单可行。附图说明图1为曝光区域为一矩形的用外曝光法改变折射率分布的石英棒结构主视图。图2为图1的A-A剖视图。图3为曝光横截面为偏离棒中心直径为10微米的圆形区域的主视图。图4为曝光横截面为位于棒中心的直径为10微米的圆形区域的主视图。图5为曝光横截面为棒芯内同心的圆形区域和两个圆环区域的主视图。图6为曝光横截面为与棒芯内对称的两个圆形区域的主视图。图7为曝光横截面为棒芯内以六边形排列规则的十九个圆形区域的主视图。图8为曝光横截面为棒芯内偏离中心的D形区域的主视图。图9为曝光横截面为棒芯一半的半扇形区域的主视图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。实施方式一，用外曝光法改变折射率分布的石英棒结构，如图1、2，该石英棒 结构包括曝光区域1和有源石英棒；有源石英棒包括有源石英棒芯2和外包层3，曝光区 域1在有源石英棒芯2的内部。所述的有源石英棒芯2为掺镱石英棒，其半径为3mm。外包层3的厚度为 1mm，有源石英棒长为0.5mm。选择外包层3的折射率为1.452，有源石英棒芯2的折射率为1.455，从有源石英棒芯2的左端面，采用紫外光激光器对有源石英棒芯2中心处 4*0.1_的矩形区域进行外曝光，使其折射率变为1.459，形成曝光区域1。4*0.1mm的 矩形区域即紫外曝光光束的形状，由紫外光通过挡板上制作的4*0.1mm的矩形孔形成。曝光区域1的折射率、有源石英棒芯2的折射率、外包层棒3的折射率是依次递 减的。实施方式二，用外曝光法改变折射率分布的石英棒结构，如图3，该石英棒结构 包括曝光区域1和有源石英棒。有源石英棒包括有源石英棒芯2和外包层3，曝光 区域1在有源石英棒芯2的内部。所述的有源石英棒芯2为掺铒石英棒，其半径为0.5_。外包层3的厚度为 1mm，有源石英棒长为10mm。选择外包层3的折射率为1.450，有源石英棒芯2的折射率为1.453。从有源石英棒芯2的左端面，采用对距有源石英棒芯2中心10 ym处，直径为 lOiim圆形区域进行外曝光，使其折射率变为1.455，形成曝光区域1。直径为lOiim 圆形区域由飞秒激光器对有源石英棒芯2的左端面的曝光形状决定。由飞秒激光器发出 光，通过挡板上制作的直径为10 y m的圆形孔形成。曝光区域1的折射率、有源石英棒芯2的折射率、外包层棒3的折射率是依次递 减的。实施方式三，用外曝光法改变折射率分布的石英棒结构，如图4，该石英棒结构 包括曝光区域1和有源石英棒。有源石英棒包括有源石英棒芯2和外包层3，曝光 区域1在有源石英棒芯2的内部。所述的有源石英棒芯2为掺镱石英棒，其半径为0.5_。外包层3的厚度为 62.5 um,有源石英棒长为20mm。选择外包层3的折射率为1.451，有源石英棒芯2的折射率为1.454。从有源石英棒芯2的左端面，采用飞秒激光器对有源石英棒芯2中心处，直径为 10 ym圆形区域进行外曝光，使其折射率变为1.457，形成曝光区域1。由飞秒激光器发 出光，通过挡板上制作的直径为10 ym的圆形孔形成。曝光区域1的折射率、有源石英棒芯2的折射率、外包层棒3的折射率是依次递 减的。实施方式四，用外曝光法改变折射率分布的石英棒结构，如图5，该石英棒结构 包括曝光区域1和有源石英棒；有源石英棒包括有源石英棒芯2和外包层3，曝光区域1 在有源石英棒芯2的内部。所述的有源石英棒芯2为掺铒石英棒，其半径为10mm。外包层3的厚度为 5mm，有源石英棒长为500mm。选择外包层3的折射率为1.450，有源石英棒芯2的折射率为1.454。从有源石英棒芯2的右端面，采用紫外光激光器对有源石英棒芯2中心处的同心 的圆区域11、内环区域12、外环区域13进行外曝光，使其折射率变为1.457，形成圆区 域11、内环区域12、外环区域13的曝光区域。圆区域11的半径为1mm，内环区域12、 外环区域13的厚度均为1mm，内环区域12和外环区域13的内半径分别为4mm、7mm。由紫外光激光器发出光，通过挡板上制作的同心的圆区域11、内环区域12、外 环区域13孔形成。曝光区域1的折射率、有源石英棒芯2的折射率、外包层棒3的折射率是依次递 减的。实施方式五，用外曝光法改变折射率分布的石英棒结构，如图6，该石英棒结构 包括曝光区域1和有源石英棒；有源石英棒包括有源石英棒芯2和外包层3，曝光区域1 在有源石英棒芯2的内部。所述的有源石英棒芯2为掺镱石英棒，其半径为20mm。外包层3的厚度为 1mm，有源石英棒长为150mm。选择外包层3的折射率为1.451，有源石英棒芯2的折射率为1.454。从有源石英棒芯2的左端面，采用飞秒激光器对距离有源石英棒芯2中心5_ 对称布置，半径为3mm的第一圆形区域14和第二圆形区域15，进行外曝光，使其折射 率变为1.458，形成第一圆形区域14和第二圆形区域15的曝光区域。由飞秒激光器发出 光本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用外曝光法改变折射率分布的石英棒结构，其特征在于：该石英棒结构包括曝光区域（１）和有源石英棒；有源石英棒的结构为有源石英棒芯（２）和外包层（３），曝光区域（１）在有源石英棒芯（２）的内部；从有源石英棒芯（２）的端部对曝光区域（１）外曝光，曝光光束使曝光区域（１）的折射率改变；曝光区域（１）的折射率、有源石英棒（２）的折射率、外包层（３）的折射率依次递减；其中曝光区域（１）的折射率范围为１．４５５～１．４５９，有源石英棒（２）的折射率范围为１．４５３～１．４５５，外包层（３）的折射率范围为１．４５０～１．４５２。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：宁提纲，温晓东，裴丽，李晶，周倩，郑晶晶，冯素春，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：11
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。