CN102010121A - 用外曝光法改变折射率分布的石英棒结构 - Google Patents

用外曝光法改变折射率分布的石英棒结构 Download PDF

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Abstract

本发明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。

Description

用外曝光法改变折射率分布的石英棒结构
技术领域
本发明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。
背景技术
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。
发明内容
本发明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。
本发明的技术方案：
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。
本发明和已有技术相比所具有的有益效果：
由于本发明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。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
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*0.1mm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0.5mm。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10μm处，直径为10μm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10μm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10μm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0.5mm。外包层3的厚度为62.5μm，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10μm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10μm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5mm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，通过挡板上制作的第一圆形区域14和第二圆形区域15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。
实施方式六，用外曝光法改变折射率分布的石英棒结构，如图7，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50mm。外包层3的厚度为5mm，有源石英棒长为200mm。
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的右端面，采用紫外光激光器对有源石英棒芯2中心处，半径为1mm的圆形区；圆心在有源石英棒芯2中心，半径为4mm圆的内接正六边形的顶点上设六个半径为1mm的圆形区；圆心在有源石英棒芯2中心，半径为8mm圆的内接正六边形的顶点及每个边的中心上，共设十二个半径为1mm的圆形区进行外曝光，使其折射率变为1.456，形成曝光区域1。
由紫外光激光器发出光，通过挡板上制作的上述十九孔形成。
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。
实施方式七，用外曝光法改变折射率分布的石英棒结构，如图8，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30mm。外包层3的厚度为6mm，有源石英棒长为300mm。
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的中心4mm处的直径为10mm的D形区域进行外曝光，使其折射率变为1.457，形成曝光区域1。
由飞秒激光器发出的光，通过挡板上制作的直径为10mm的D形区域的孔形成。
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。
实施方式八，用外曝光法改变折射率分布的石英棒结构，如图9，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40mm。外包层3的厚度为7mm，有源石英棒长为500mm。
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1.454。
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2一半的半扇形区域的曝光区域1进行外曝光，使其折射率变为1.457。
由紫外光激光器发出的光，通过挡板上制作的半扇形区域的孔形成。
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。

Claims (2)

1.一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。
2.根据权利要求1所述的用外曝光法改变折射率分布的石英棒结构，其特征在于：曝光区域(1)的形状包括矩形、同心环、或D形。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH021831A (ja) * 1988-06-10 1990-01-08 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 導波路型波長変換素子
CN2685900Y (zh) * 2004-03-17 2005-03-16 天津大学 外包层为泵浦光波导的非圆形的双包层激光光纤
CN1785860A (zh) * 2005-10-27 2006-06-14 上海大学 半导体薄膜内包层放大光纤及其预制棒制造方法
US7450813B2 (en) * 2006-09-20 2008-11-11 Imra America, Inc. Rare earth doped and large effective area optical fibers for fiber lasers and amplifiers
CN101414028A (zh) * 2008-09-27 2009-04-22 长飞光纤光缆有限公司 新型紫外传输光纤及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH021831A (ja) * 1988-06-10 1990-01-08 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 導波路型波長変換素子
CN2685900Y (zh) * 2004-03-17 2005-03-16 天津大学 外包层为泵浦光波导的非圆形的双包层激光光纤
CN1785860A (zh) * 2005-10-27 2006-06-14 上海大学 半导体薄膜内包层放大光纤及其预制棒制造方法
US7450813B2 (en) * 2006-09-20 2008-11-11 Imra America, Inc. Rare earth doped and large effective area optical fibers for fiber lasers and amplifiers
CN101414028A (zh) * 2008-09-27 2009-04-22 长飞光纤光缆有限公司 新型紫外传输光纤及其制备方法

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