本发明专利技术涉及一种光导纤维、特别是激光纤维，包括一个掺杂的玻璃纤维芯(1)和一个包围玻璃纤维芯的包层(2)，具有从纤维芯向外减小的折射率分布曲线。该光导纤维的特征在于至少一个在玻璃纤维芯与包层之间设置的、减小在玻璃纤维芯与包层之间的机械应力的中间层(3、4、5)。在一种符合目的的实施形式中，该中间层具有保证在玻璃纤维芯与包层之间的阶梯形机械应力走势的中间层掺杂部分和降低折射率的中间层共掺杂部分，该中间层共掺杂部分抵制中间层掺杂部分的提高折射率的作用。本发明专利技术还涉及在制造预制件时在芯区域上施加至少一个掺杂的阻隔层，目的在于避免在萎陷过程中特别的芯掺杂物从芯中扩散出来并且能实现特别的掺杂物在阻隔层与芯层之间扩散。
【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按照权利要求1的前序部分所述的光导纤维、特别是激光纤维， 该光导纤维、特别是激光纤维包括一个掺杂的玻璃纤维芯和一个包围玻璃纤维芯的包层， 以及一种按照权利要求11的前序部分所述的用于制造光导纤维、特别是激光纤维的方法， 该光导纤维、特别是激光纤维包括一个掺杂的玻璃纤维芯和一个包围玻璃纤维芯的包层。
技术介绍
光导纤维、特别是激光纤维一般包括一个玻璃纤维芯和至少一个包层，该包层在激光纤维中用作为泵芯(Pumpkern)。此外，通过聚合物层保护该结构免受环境影响。玻璃纤维芯和包层在化学上基本上由氧化硅构成。为了确保泵芯的波导，聚合物层由这样的材料构成，该材料的折射率小于氧化硅的折射率。在由现有技术已知的激光纤维中，玻璃纤维芯掺杂有至少一种稀土元素和至少另一种掺杂物(Dotanden)。一种或多种附加的掺杂物用作用于稀土元素在由氧化硅构成的玻璃基质中的增溶剂并且应当有利地影响纤维的附加特性、特别是所谓光暗化效应。光导纤维、特别是激光纤维在其芯中通常具有阶梯形的折射率分布曲线。芯对此可以包括多个芯层。各芯层通常利用用于化学气相沉积的方法与浸渍方法相组合地制造。 不过，制造的高复杂性使得只可以沉积不多的芯层。因此，实现分级的芯折射率分布曲线由于制造工艺的原因只有以极度的费用和很少的收益才是可能的并因此实际上并未采用。稀土元素在纯氧化硅中的溶解度通常限于几百mol-ppm，但通过使用增溶剂例如铝或磷可以得到改善。因此，增溶剂作为掺杂物在掺杂稀土的激光纤维的芯内一般是常用的和必需的。不过，用作增溶剂的掺杂物与掺杂的稀土元素一起在预制芯或在纤维芯界面中引起机械应力。这些机械应力在较高的增溶剂浓度或稀土元素浓度时导致在制造和处理光导纤维时不希望的玻璃缺陷。机械应力主要出现在芯和包层之间的界面中，其可能导致破坏预制件或纤维。此外，设定作为用于大功率领域的激光纤维的光导纤维必须设计成，使得不希望的非线性光学效应、例如所谓的Raman效应或所谓的Brillouin效应被抑制。这在最简单的情况下通过将激光纤维保持得尽可能短来实现，因为许多非线性效应的强度与激光纤维长度成比例。为了在用于大功率领域的激光纤维中实现典型地为IOm的短的纤维长度，包层中的吸收作用必须是尽可能高的并且例如为1.5dB/m。原则上可以经由两种途径实现所需要的高的包层吸收作用1.力求达到激光纤维的高的芯吸收作用。这通过激光芯中的高的稀土浓度来实现。2.实现在包层面积与芯面积之间的尽可能小的比例。因此，为了到泵芯或包层中的泵辐射的大的耦合面积，芯的横截面积必须相应地增大。但芯面积的增大在技术上受到限制。一方面在增大芯横截面时必须考虑仍然保持芯的所谓的单一性因而以及由此确保的良好的辐射质量。因此，随着芯面积的增大必须同时按等式2n · a · ΝΑ/λ =常数降低激光芯的数值孔径。其中，a是芯的半径，NA是其数值孔径，而λ是要在芯中传导的光的波长。具有较大的芯直径和较小的芯数值孔径的纤维通常被称为大模式面积纤维(LMA纤维)。但数值孔径降低到约0. 05以下的值特别是在采用化学气相沉积法与浸渍掺杂相组合时在技术上受到限制。在通过提高稀土浓度来增大芯吸收作用时芯的折射率也增大，因为稀土元素起提高折射率的掺杂物的作用。此外，稀土化合物、特别是在大功率激光纤维中通常采用的镱 III氧化物朴203具有与其他通常采用的芯掺杂物相比特别高的热膨胀系数(F. Just,H. -R. Miiller，H-Bartelt :Mechanical stresses in rare-earth doped fiber performs (在惨杂稀土的纤维预制件中的机械应力)，DGaO学报2008年)。这样例如Yb2O3的热膨胀系数在4. IX ΙΟ"7(K .mol% Γ1的值时明显在通常使用的共掺杂物A1203、P2O5, GeO2, B2O3的热膨胀系数之上。因此通过在芯区域内的高的镱掺杂相对于未掺杂的包层区域产生如此高的机械应力，以致预制芯或纤维芯在冷却阶段期间可能破裂。热膨胀系数关于掺杂物浓度的变化的描述对于不同的掺杂物示于下表中权利要求1.光导纤维、特别是激光纤维，包括一个掺杂的玻璃纤维芯(1)和一个包围玻璃纤维芯的包层O)，具有从纤维芯向外减小的折射率分布曲线；其特征在于，有至少一个在玻璃纤维芯与包层之间和/或在玻璃纤维芯与半成品的管内部之间设置的、减小在玻璃纤维芯与包层之间的机械应力的中间层(3)。2.按照权利要求1所述的光导纤维，其特征在于，所述至少一个中间层(3)具有保证在玻璃纤维芯(1)与包层( 之间的阶梯形的机械应力走势的中间层掺杂部分和降低折射率的中间层共掺杂部分，该中间层共掺杂部分抵制中间层掺杂部分的提高折射率的作用。3.按照权利要求1或2所述的光导纤维，其特征在于，所述至少一个中间层(3)具有这样的热膨胀系数，该热膨胀系数的值在玻璃纤维芯(1)的膨胀系数的值与包层O)的膨胀系数的值之间。4.按照上述权利要求之一项所述的光导纤维，其特征在于，所述玻璃纤维芯(1)具有含有芯掺杂物的芯掺杂部分，包括至少一种活性的激光介质、优选稀土元素和/或d族元素，和增溶剂。5.按照权利要求4所述的光导纤维，其特征在于，所述芯掺杂物是氧化镱，和/或增溶剂是一种元素的、优选第三主族和/或第五主族元素的氧化物。6.按照上述权利要求之一项所述的光导纤维，其特征在于，所述中间层掺杂部分包含一种元素优选第三主族和/或第五主族元素的氧化物形式的中间层掺杂物，和/或中间层共掺杂部分包含卤化物、优选氟化物形式的中间层共掺杂物。7.按照上述权利要求之一项所述的光导纤维，其特征在于，设有两个中间层G、5)，其中，第一中间层(4)和第二中间层(5)的热膨胀系数的值具有阶梯形的分布曲线并且在第一中间层和第二中间层中设置中间层掺杂物与中间层共掺杂物之间的不同的数量比例。8.按照上述权利要求之一项所述的光导纤维，其特征在于，在所述至少一个中间层与设置的芯层之间构成至少一个扩散区，在该扩散区中至少一种内含材料扩散进入芯层或从芯层扩散出来。9.按照权利要求8所述的光导纤维，其特征在于，内含材料的浓度具有径向梯度。10.按照权利要求8所述的光导纤维，其特征在于，内含材料的浓度均勻地渗透芯。11.用于制造光导纤维、特别是激光纤维的方法，所述光导纤维包括一个掺杂的玻璃纤维芯(1)和一个包围玻璃纤维芯的包层O)，具有从纤维芯向外减小的折射率分布曲线；其特征在于，利用以下方法步骤制造具有阻隔层形式的至少一个暂时的中间层的预制件以给定的Soot-掺杂物浓度沉积至少一个掺杂的Soot-层，以等于Soot-掺杂物浓度的阻隔掺杂物浓度沉积至少一个掺杂的阻隔层，可选的热处理，实施萎陷步骤和紧接其后的阻隔层的去除，实施封闭步骤。12.按照权利要求11所述的方法，其特征在于，在沉积掺杂的Soot层之后利用第三主族和/或第五主族元素的卤化物和/或稀土元素的卤化物实现溶液掺杂。13.按照权利要求11或12所述的方法，其特征在于，Soot-掺杂物和阻隔掺杂物是相同的。14.按照权利要求11至13之一项所述的方法，其特征在于，实现至少一种成分、优选氟从所述至少一个中间层和/或阻隔层向芯的扩散，其中，至少局本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：W·黑默勒，L·布雷姆，M·奥特，E·波皮茨，
申请(专利权)人：J纤维有限公司，
类型：发明
国别省市：
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