一种用于从侧面导入信号激光并能激光泵浦的光纤，其主要特征是，稀土元素掺杂玻璃芯层具有一定的光散射特性，能将从光纤侧面进入芯层的信号激光进行散射，使部分符合光纤数值孔径角的信号激光沿光纤传输。同时，能在泵浦激光的作用下，对这些沿光纤传输的信号激光进行能量补偿，使其能有效传输一定的距离。本发明专利技术提供的光纤，突破了目前现有光纤仅能从端面导入信号激光的方式，使光纤的动态无线激光通信成为可能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光纤，具体涉及一种从侧面导入信号激光并能激光泵浦的光纤。
技术介绍
目前，在光纤中传输的信号激光都是从光纤端面导入的，通常的做法是，先通过准直镜(或准直装置)将入射信号激光准直处理，使其满足一定的数值孔径要求后，再由光纤端面导入光纤中。这种现有光纤的信号激光传输方式，属于静态有线激光通信，它需要两个条件:第一，入射信号激光源与光纤端面相对固定；第二，入射的信号激光与光纤端面轴线夹角不大于光纤数值孔径角。如果任一条件发生变化，如入射的信号激光与光纤端面轴线夹角大于光纤数值孔径角，或入射信号激光源按一定的轨迹移动(不一定沿信号激光入射方向)，就目前现有技术的光纤，则无法完成信号激光的光纤导入和传输。
技术实现思路
为了突破目前现有光纤的信号激光导入方式，本专利技术提供一种能从光纤侧面导入信号激光并能激光泵浦的光纤。目前玻璃光纤的典型结构，由内向外分别是芯层、包层和涂覆层。芯层和包层分别由不同折射率的玻璃做成。涂覆层一般采用有机酯类或有机硅胶类，其作用是提高光纤的机械强度，起到保护芯层和包层的作用，另一方面是阻止包层里的光线跑出，起到保光作用。本专利技术的内容，方案一是:所提供的光纤是以稀土元素掺杂玻璃材料为芯层，以玻璃材料为包层(折射率小于芯层)，以高透光有机光学材料为涂覆层；涂覆层折射率小于包层；芯层具有一定的光散射特性(相应于入射信号激光)；芯层直径可以比常规的单模光纤芯层直径大，可以达到几十微米，甚至几百微米。以上四个方面共同构成对本专利技术光纤方案一的描述。本专利技术的内容，方案二是:所提供的光纤是以稀土元素掺杂玻璃材料为芯层，以高透光有机光学材料为涂覆层兼包层；涂覆层兼包层的折射率小于芯层；芯层具有一定的光散射特性(相应于入射信号激光)；芯层直径可以比常规的单模光纤芯层直径大，可以达到几十微米，甚至几百微米。以上四个方面共同构成对本专利技术光纤方案二的描述。对于本
技术实现思路
方案一和方案二，稀土兀素掺杂玻璃材料芯层，其具有一定的光散射特性，是本专利技术光纤区别于常规稀土元素掺杂光纤最大的不同，同时也是区别于常规玻璃光纤(芯层散射性极小)的一个显著特征。涂覆层的高透光及低折射率要求，是本专利技术光纤区别于常规玻璃光纤的又一特征(某些光纤的高折射率涂覆层用于侧漏光线的损耗吸收)。芯层直径可以很大，是本专利技术光纤在结构上的特征。由于现有光纤涂覆层的作用是提高机械强度和保光，所以其透光率一般不是很高，有的还带有颜色。当入射信号激光4照射到现有玻璃光纤侧面涂覆层3上，如图1，大部分入射信号激光4被反射和损耗掉，只有少部分入射信号激光4按几何光学折射定律进入涂覆层3。进入涂覆层3的入射信号激光4继续向前传导，每经过一个材料层界面时均发生一次反射和折射，最后从光纤对侧面透射而出。在入射信号激光4从涂覆层透射光纤包层2和芯层I的过程中，由于其导光材料的高度均匀性，入射信号激光4几乎没有散射现象，所以经过芯层I的入射信号激光4，除了在包层I界面上有几次折射和反射并迅速消失外(其它界面也有折射和反射)，并没有出现符合光纤数值孔径角要求的信号激光，这正是现有光纤无法从侧面导入信号激光的原因。本专利技术提供的方案一光纤，如图2，当入射信号激光4照射到该光纤侧面高透光涂覆层7上时，由于涂覆层材料的高透光特性，入射信号激光4只有部分被反射掉，其余大部分入射信号激光4经高透光涂覆层7和新型光纤包层6进入稀土散射芯层5区域(该部分入射信号激光4简称为入射激光)。由于稀土散射芯层5具有一定的光散射特性，进入该区域的入射激光就整个稀土散射芯层5来说，已不再遵守几何光学折射定律，而是发生一定程度地散射。在这些散射的入射激光中，有一定量的入射激光已经符合该光纤数值孔径角要求，而沿光纤传输。这些沿光纤传输的入射激光同时也发生散射(一定比例)，导致该部分入射激光随着传输距离的增大而逐渐减弱，直至完全消失。沿光纤传输的入射激光的这一传输模式，类似于塑料光纤对光的传输(有机分子散射)。为了有效增加沿光纤传输的入射激光的传输距离，将泵浦激光8从光纤端面导入光纤，由于稀土散射芯层5的稀土兀素掺杂特性，这些入射激光在泵浦激光8的作用下，能量随传输而增加，以弥补传输过程中因散射而损失的能量(掺杂的稀土元素种类与可泵浦入射激光相对应)。对于本专利技术提供的方案二光纤，如图3，其侧面进入入射信号激光4的原理，入射激光沿光纤传输模式，以及泵浦激光8的放大作用，都与本专利技术提供的方案一光纤相同。只是在功能结构上，将方案一光纤的新型光纤包层6和高透光涂覆层7合二为一。同样，由于稀土散射芯层5的光散射特性,泵浦激光8在沿光纤传输的同时其能量也因散射而逐渐减弱，这一特性决定了本专利技术提供的光纤，适合于一定长度内的短距离通 目。本专利技术的有 益效果是，突破了目前现有光纤的信号激光导入方式，使光纤的动态无线激光通信成为可能。如图4，随物体一起移动的入射信号激光源9，将入射信号激光4照射到本专利技术所提供的光纤侧面上，被光纤捕获并沿光纤传输的入射激光，在激光泵浦源10所产生的泵浦激光作用下向前传输，最后到达末端光接收处理器11，被提取使用。另外，为了延长本专利技术光纤的有效通信距离，可以采用双向激光泵浦。虽然本专利技术提供的光纤仅适合于一定长度内的短距离通信，但它却能解决很多目前的通信难题，如解决从高速转动的旋转体向固定体传输大容量即时信息的问题，典型的应用如CT机通信滑环等。附图说明图1是现有玻璃光纤无法侧面导入信号激光示意2是本专利技术提供的方案一光纤侧面导入信号激光示意3是本专利技术提供的方案二光纤侧面导入信号激光示意4是本专利技术有益效果应用图图中1.芯层，2.包层，3.涂覆层，4.入射信号激光，5.稀土散射芯层，6.新型光纤包层，7.高透光涂覆层，8.泵浦激光，9.入射信号激光源，10.激光泵浦源，11.光接收处理器具体实施方式:本专利技术提供的光纤，生产加工流程同现有玻璃光纤一样，分为材料制备和工艺制纤两部分。材料制备:本专利技术提供的光纤，最核心的材料制备内容在稀土散射芯层5上。散射芯层5要求具有一定的散射特性，这可以通过几种方法做到，一种是往稀土元素掺杂玻璃基材里加入无机光散射剂，如碳酸钙、纳米硫酸钡等，由于这些光散射剂透光性不是很好，导致对传输光纤的损耗比较大。另一种方法是，在稀土元素掺杂玻璃基材里加入高软化温度的另一折射率玻璃纳米微粒，靠形成的折射率差异微相(以下简称散射微相)改变光线前进方向，达到对传输光线散射的目的。还有一种方法是，将高软化温度的另一折射率稀土元素掺杂玻璃加工成纳米微粒，并混溶入稀土元素掺杂玻璃基材里，这样既能实现对传输光线的散射，又能在散射微相里实现对传输光线的激光泵浦。还有一种可能的方法是，通过稀土元素的掺杂工艺处理，即能实现激光的可泵浦功能，又能达到对入射信号激光的散射作用。无论是无机光散射剂(含稀土掺杂散射)还是玻璃质散射微相，其体积尺寸都影响着对传输光线的散射效果，一般可控制在传输光线波长的二十分之一到十分之一。另外，稀土散射芯层5的散射率并不是越大越好，而是达到一定的程度，一般可控制在5 %到50 %，或参照氟树脂塑料光纤的光散射率。高透光涂覆层7的制备，可采用高纯度的有机导光材料，如柔性丙烯酸脂类、氟树脂类和有机硅胶类等等。为了提高涂覆层与玻璃的亲和性，往往还采用二次涂本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于从侧面导入信号激光并能激光泵浦的光纤，其特征在于：稀土元素掺杂玻璃芯层具有一定的光散射特性；有机光学材料涂覆层具有高透光性；芯层直径可以达到几十微米，甚至几百微米。对于方案一光纤，其主要构成包括：稀土散射芯层(5)、新型光纤包层(6)、高透光涂覆层(7)；对于方案二光纤，其主要构成包括：稀土散射芯层(5)、高透光涂覆层(7)。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王彬，
申请(专利权)人：王彬，
类型：发明
国别省市：
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