CN102576123A - 精确形状的芯式光纤及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种非圆形芯式光学预制件，其芯-包层界面边缘具有能够根据应用的具体需要准确控制的锐度。对预制件设计和光纤制造进行操控，以便在拉制的光纤中维持具有精确边缘的纤芯。这为依赖于芯的非圆形结构的光纤功能提供了显著改进。简而言之，提供了具有带有精确受控边缘的非圆形波导区的光纤。通过使用利用了比常用现有技术更低的温度的所选制造技术，并通过为芯和包层选择具有适合粘度的适当材料，在最终的光纤中精确维持了波导区边缘的圆形。
Description
发明人：Wolfgang Neuberger
受让人：CeramOptec Industries Inc.
发明背景
1.35USC 119(e)下的本国优先权
本申请要求2009年5月27日由Wolfgang Neuberger提交的题为“具有锋利边缘的芯式光纤及其制造方法”(Sharp Edged Core Fibers andMethod of Manufacture)的美国临时申请系列号61/181623的权益和优先权，所述临时专利申请在此引为参考。
2.发明领域
本发明涉及光学波导管、特别是玻璃光纤，其具有被较低折射率区包围的非圆形高折射率区，其中两种区域之间的边界包含具有严格限定的小半径边缘的平坦区。
3.发明公开内容陈述
光纤激光器通常是基于掺杂有激光激活的稀土离子的玻璃纤维。这些离子典型地在比激光器或放大器波长更短的波长处吸收泵浦光，这将它们激发到某些亚稳能级中。这允许通过受激发射进行光放大。这样的光纤通常被称为有源光纤。它们是具有特别高的放大效率的放大介质，这种高放大效率主要得自于光纤波导结构中的强的光限制。大多数激光纤维通过基于预制件的方法制造。目前的大多数包含预制件的结构通过改进的化学气相沉积(MCVD)、外部气相沉积(OVD)、气相轴向沉积(VAD)、等离子体激活化学气相沉积(PCVD)、等离子体外部沉积(POD)和纳米粒子直接沉积(DND)方法来实现。
在MCVD中，将氧气、四氯化硅(SiCl4)和其他物质例如四氯化锗(GeCl4)的混合物通过从外部加热至约1600℃的旋转的二氧化硅玻璃管。气体中的化学反应形成二氧化硅细烟尘，其包被玻璃管靠近燃烧器的内表面，并被烧结成透明玻璃层。燃烧器沿着管连续地前后移动。在过程快结束时，改变气体混合物以形成具有更高折射率的层，即纤芯的前体。最后，通过将管加热至约2000℃并将管的内部抽空以便外部大气压将引起管坍塌，将管坍塌。溶液掺杂方法存在一些缺点：盐类具有自身缔合成化学结构的倾向，因此容易在玻璃中形成高的局部浓度变化性。烟尘层的孔隙度以及随后的掺杂物浓度也难以控制。使用溶液掺杂的MCVD是多步骤的重复的过程，产生2-10层掺杂芯。芯的层数少限制了掺杂和折射率情况的准确性和灵活性。此外由于多步骤的过程而导致总处理时间相当长，这使得光纤开发工作缓慢且昂贵。
OVD是将二氧化硅烟尘沉积在一些靶杆、例如玻璃芯棒的表面上的方法。与材料前体例如SiCl4一起，向燃烧器供应燃料气例如氢气或甲烷，所述燃烧器也沿着旋转杆移动。在沉积后，取出靶杆，并将预制件在熔炉中强化，在其中也用干燥气体吹扫以降低羟基含量。大气条件和所需的燃烧器类型产生相对高的温度。因此，将通过这样的技术包被的任何非圆形结构将会变形，即边缘将变得圆滑或者甚至整个结构将变得再一次接近圆形。
气相轴向沉积(VAD)类似于OVD，但是使用改良的几何构型，其中沉积发生在靶杆的末端。将杆从燃烧器中连续拉出，并可以制造非常长的预制件。材料的强化可以在单独的区域熔化过程中进行。与OVD和MCVD的重要差异在于掺杂情况只由燃烧器的几何构型决定，而不由气体混合物随时间的变化决定。
等离子体激活化学气相沉积(PCVD)与MCVD类似使用管内部的沉积，但是显著的差异在于不发生内壁上的烟尘沉积，并且电源和温度也显著不同。例如，Neuberger等的美国专利US 6,138,478公开了用于将二氧化硅/掺杂的二氧化硅均匀地等离子体化学气相沉积在细长基材上以形成光纤预制件的装置和方法。使用微波代替燃烧器来加热沉积区。最初的沉积缓慢，但是非常精确。此外，与一些其他技术相比，PCVD将产生透明玻璃层。不需要热退火、烧结、玻璃化或类似的程序。由于PCVD程序在低压和相对低的温度水平下发生，掺杂浓度可以在大的值范围内变化。当掺杂物是氟并且以纯二氧化硅芯材作为基材时，可以获得与大多数其他技术相比更大的数值孔径。
用于多模光纤、特别是用于大芯径光纤的预制件，通常使用等离子体外部沉积(POD)来制造，其中使用等离子体焰炬来制造具有低折射率的外部掺氟层，其在后来形成光纤包层。然后可以用不含任何掺杂物的纯二氧化硅制造芯。该程序在大气压下使用高温。因此非圆形基材可能变形。
由Tamela等在proceedings of SPIE Photonics West 2006，Vol.6116-16(2006)，集成光电子器件：光学部件和材料III(Integrated OptoelectronicalDevices：Optical Components and Materials III)中描述的DND，是基于气态和雾化液体原材料在大气氢氧焰中的燃烧的另一种方法。快速淬灭以及短停留时间产生了狭窄的粒径分布。DND燃烧器确保将材料正确供应到火焰中。DND方法可以被描述成外部烟尘沉积的特殊形式，其中在二氧化硅沉积的同时将纳米尺寸的掺杂物粒子插入到靶中。在玻璃形成和掺杂阶段后进行烧结，由此产生固体玻璃预制件。因此，这种方法是较早的OVD方法的改良的纳米尺度方法。掺杂和玻璃形成在一个步骤中使用为此目的开发的DND燃烧器来进行。在该过程中，将提高纤芯指数和激光激活的稀土元素进料到直接进入反应区的液相中。使用SiCl4气体鼓泡器作为光纤预制件的二氧化硅基料的来源。玻璃粒子当它们在快速反应中形成时被掺杂。在沉积阶段后，将氧化铝芯棒从生长的预制件中轻轻取出，并向其安装操作管。然后将预制件插入到熔炉中，在那里第一个步骤是干燥和清洁。最后，将多孔玻璃烧结成实心透明芯预制件。典型的DND预制件直径大并且相对短。这可以用于制造具有矩形或其他非圆形芯和包层的光纤、多芯光纤或耦合多波导管光纤。这种方法形成实心玻璃预制件所需的烧结阶段，仍然需要极高温度。
在上面提到的程序中所确立的温度，很可能超过1500℃。它们甚至可以高达1700℃，因此接近于典型地用于纤芯材料的最佳选择的(熔融)二氧化硅的熔化温度。
从预制件拉制光纤还提出了提供具有精确形状的芯式纤维的问题，因为通常使用在1900-2000℃的温度下操作的高温烤炉来拉制真正的光纤，尽管在拉制“烤炉”内玻璃的实际温度可能明显较低。
这在维持预制件的非圆形纤芯形状并由此获得具有精确设计的带边缘纤芯的光学波导管(或纤维)中，提出了问题。有源光纤、特别是例如光纤激光器的应用，得益于非圆形泵浦芯(第一包层)，并需要泵浦芯与其包层之间的边缘更加尖锐，以获得更高的吸收效率。
几年来，已证明了具有非圆形能够纤芯区的波导管、特别是玻璃光纤用于有源光纤的用途。由于它们的模混合能力，例如D形、正方形和八边形形状的芯几何构型在激光有源光纤中作为泵浦芯是有利的，或者对于平面波导管来说有利地在光束均匀化器件中作为扰模芯，以获得所谓的平顶光束分布情况。这样的波导管不是拉制的光纤。
Hayes等(“正方形芯空气夹套包层光纤”(Square core jacketedair-clad fiber)，2006年10月30日/Vol.14，No.22/OPTICS EXPRESS 10345)提出了二氧化硅微制造光纤技术，其中通过在多模、大芯径光纤设计中包含微型空气管来引导光。例如，可以使用空气管的单一环在光学上分隔大纤芯，并从单一材料产生波导管。这些结构典型被称为空气夹套包层(JAC)光纤。具有非圆形纤芯几何构型的JAC光纤可以被定制成特定的芯尺寸和NA技术要求，并且芯形状中限定的锐利顶点可以在整个光纤拉制过程中得到保护。他们报告了具有大的正方形芯的JAC光纤的制造，并显示了在这种光纤中近场具有顶帽式(top-hat)强度分布。正方形芯通过将两种不同尺寸的许多圆形二氧化硅杆堆叠在一起来形成。从堆叠元件构建芯区的优点在于它在芯形状和组成方面提供了大量设计灵活性。
在Arnaud的美国专利4,106,847中，公开了一种光纤波导管，其中包层包围着具有椭圆形纤芯的纤芯。因此，如果弯曲发生在一个优选平面中的话，与具有圆形对称剖面的光纤相比，这种光纤可能对弯曲损耗更不敏感。然而，椭圆形状在例如它们的保偏行为方面受限。在例如焊接应用中，具有较高对称性的光纤得到较好的性能。对于一些应用来说，保偏行为甚至可能是不利的，因此是不想要的。焊接是就是这样的一种应用。由于不维持偏振，正如在本发明中的具有较高对称性的光纤(例如正方形或正八边形光纤)能够得到较好的性能。
典型情况下，通过向有源光纤激光器芯高效传送泵浦功率来增强用于光纤激光器的功率开发，在背景的这一方面选择了Grubb等的美国专利6,157,763、DiGiovani的美国专利5,949,941、Hanna的美国专利5,291,511以及Sandrock等最近的美国专利6,959,022，这些专利提出了包层泵浦光纤，其包括含有活性材料的纤芯，置于活性纤芯周围的通常被称为泵浦芯的多模内部包层，以及置于多模泵浦芯周围的“第二”包层。在许多情况下，第二包层是当拉制光纤时应用的聚合物。内部包层具有不同形状例如矩形、D形、六边形或星形。如果使用第二包层，并且在所有情况下、特别是标准光纤拉制期间，所有这些形状在预制件制造期间中都难以建立并维持精确边缘。为了减少可能从偏振效应产生的问题，Sandrock等指出，非圆形泵浦芯应该在通过光纤中心的拉制平面附近具有一定对称性。这种特点可以在下面描述的新发明中进行操控。
本发明为在非圆形、非椭圆形芯预制件和拉制光纤中获得并维持边缘的精确性的问题提供了解决方案，这对于各种应用特异性要求来说是理想和需要的。
本发明的目的和概述
本发明的目的是提供预制件的制造方法，可以从所述预制件拉制具有明确限定的小半径边缘的非圆形、非椭圆形芯的光纤。
本发明的另一个目的是提供具有明确限定的小半径边缘的非圆形芯的玻璃光纤。
简单来说，本发明提供了非圆形、非椭圆形芯光学预制件，其芯-包层界面边缘具有能够根据应用的具体需要来准确控制的锐度。对预制件设计和光纤制造进行操控，以便在拉制的光纤中维持具有精确边缘的纤芯。这为依赖于芯的非圆形结构的光纤功能提供了显著改进。简而言之，提供了具有带有精确受控边缘的非圆形波导区的光纤。通过使用利用了比常用现有技术更低的温度的所选制造技术，并通过为芯和包层选择具有适合粘度的适当材料，在最终的光纤中精确维持了波导区边缘的圆形。
阅读下面的描述并结合随附的图，本发明的上述和其他目的、特点和优点将变得显而易见。
附图简述
图1显示了具有圆形边缘的正方形芯。D是两个相对的平行表面之间的距离。R是圆形边缘的半径。
图2显示了具有圆形边缘的六边形芯。D是具有完全锋利边缘的正六边形的边长。R是圆形边缘的半径。
图3显示了具有圆形边缘的八边形芯。D是具有完全锋利边缘的正八边形的边长。R是圆形边缘的半径。
优选实施方案的详细描述
正如前面提到的，大多数激光纤维通过基于预制件的方法制造。目前的大多数包含预制件的结构通过改进的化学气相沉积(MCVD)、外部气相沉积(OVD)、气相轴向沉积(VAD)来实现。最近，提出了纳米粒子直接沉积(DND)方法。
不太常见的预制件制造方法包括使用等离子体，如同在等离子体外部沉积(POD)和等离子体激活化学气相沉积(PCVD)方法中，其使用在真空条件下产生微波辐射的等离子体，在事先生产的纯二氧化硅或掺杂的二氧化硅芯杆周围沉积包层材料。在这些情况下，PCVD直接从气相产生(氟化的)二氧化硅沉积。在PCVD中所需的温度一般仅仅约为1100℃，其明显低于高质量二氧化硅芯材料的玻璃化或构型平衡温度，并低于上面提到的现有技术程序使用的温度。另一方面，与可选方法相比，每分钟沉积速率可能明显更低。
为了起到低损耗透射介质的作用，光纤需要包层，其必须具有比芯/包层界面处的芯材料更低的折射率(Ri)。使用纯二氧化硅芯，这意味着用降低Ri的掺杂物对用于包层的二氧化硅进行掺杂。降低Ri的掺杂物主要是F或B；它们也使掺杂的二氧化硅与纯二氧化硅相比在任何给定温度下具有较低粘度，即不用高应力拉制光纤所需的较低软化点。沉积的掺杂玻璃层与熔融二氧化硅芯相比，在每种温度下粘度都更低。因此，在光纤拉制程序期间可以使用较低的温度，在该温度下包层材料以及纤芯材料变得可拉制，但是纤芯材料由于与包层材料相比略高的粘度而可变形性较低。通常，对于较厚的包层光纤来说，包层的外部原子层与芯类似是纯二氧化硅，但是它们比内部芯中的二氧化硅更快并且更完全地接触外部温度。然而，芯和包层材料的粘度不能相差过大。否则从这样的预制件拉制的光纤将太脆，并甚至可能不能形成稳定的光纤结构。掺杂物的量影响包层的折射率，因此影响光纤的数值孔径。在许多应用中，数值孔径是关键参数。由于氟降低折射率，因此将F:SiO2沉积在SiO2表面上。当沉积含氟层作为包层时，使用Ge:SiO2掺杂杆有可能获得高数值孔径(NA)。锗增加折射率，因此当被SiO2包层或F:SiO2包层包围时，Ge:SiO2的(中心)区形成波导管的芯。具有掺杂的纤芯和包层两者的后一种组合允许所有二氧化硅光纤中的最大NA，因为两种材料具有更相似的热膨胀(～粘度)，允许折射率差比使用纯SiO2作为纤芯材料时可能获得的更大。
纯二氧化硅与掺杂二氧化硅相比具有非常低的热膨胀参数。使用PCVD方法，由于等离子体导致少量包层分子包埋在纤芯中，产生了帮助从芯热性质过渡到包层热性质的界面区域这一事实，因此缓解了芯材料与包层材料之间的热不匹配。另一方面，掺杂水平必须限于一定水平，因为更高的掺杂可能产生(微)晶体，其降低光纤的机械强度。目前，这将纯二氧化硅芯、氟掺杂包层光纤限制到约NA≤0.30的值。
正方形形式的光纤可用于高精密度工作，其中传送环形光束只是一部分解决方案。正方形形式的光纤传送正方形形式的光束在各种高功率应用中是有吸引力的。例如，在用于平板显示器生产的导电薄膜的表面造型中，正方形光束形状是非常需要的。为了实现这一点，常规技术利用复杂低效的光束成形方法转变来自于传送光纤/激光器系统的具有圆形光束的输出。绕过这种附加的光束成形阶段的一种方式，是使用自身具有所需光束剖面的传送光纤。例如，聚合物包层具有正方形芯的光纤。除了聚合物包层光纤的数值孔径限制之外，在光纤拉制期间还发生结构性变化，其中由于软化玻璃的表面张力，预制件和芯的外部形状经历了一定程度的变圆。
在使用或不使用掩膜的表面处理中，正方形形式的光束是有用的。在工件上直接形成激光的正方形图像，容易执行分步和重复制造。当耦合来自二极管激光器的光时，正方形或矩形形状也是有用的。由于二极管激光器输出通常固有的矩形形式的形状，正方形或矩形形式的纤芯将更有效地耦合光，因此减少了光纤包层和开口中的泄漏，用于减小纤芯尺寸。此外，由于当沿着表面横向移动时，正方形形式的光束与圆形光束相比对材料的处理更加均匀这一事实，因此正方形形式的光束能够潜在地用于焊接和热处理应用。此外，由于与圆形光束剖面相比，使用正方形光束剖面需要更少的单一焊接点重叠，因此可以更快地进行材料加工程序。此外，有利的是正方形形状纤芯的模混合能力产生“平顶”强度分布，与此相比，具有圆形芯的标准多模光纤产生高斯样强度分布。因此，正方形形状的焊接点重叠可以少于圆形点的所需重叠。
在一些其他工业中，正方形形状芯的光学波导管和光纤在需要时有利于帮助缩窄可以从其捕获、鉴定和计数输入光子能量的区域。这些领域包括光谱学和天文学的各个领域。
最近，在光谱学和/或天文学应用中使用具有正方形纤芯的光纤的工业，已发现优选的不是具有锋利边缘的光纤，而是具有带圆形角的正方形形状纤芯的光纤。这通常是因为由于在极平的表面处恒定地形成更多包层模而使最锋利的边缘倾向于具有少许更高的损耗。包层模损失，并且如果初始信号非常弱，在这种应用中通向传感器、检测器的正常运行将降低到达到光纤初始表面的临界信号之下。
另一方面，传送中至高功率的工业，例如工业材料加工和其他高功率激光器应用，优选具有锋利边缘芯的正方形形状的光纤。在这里，具有均匀强度的平的非圆形芯的混合效应和填充产生了理想的“顶帽式”输出，其在这样的应用领域中是最有利和需要的。
下面的实施例描述了对各种应用有利的本发明的几种实施方案。
当用于产生正方形形状输出的二极管激光器时，正方形芯光纤在输出端提供了更高的耦合效率和非常均匀的功率分布。在激光应用例如表面预处理中，由于较少的重叠，可以与使用圆形光束可能实现的相比更均匀的方式对材料进行加工。图1显示了本发明的优选实施方案，其由具有带4条边的横截面芯、优选为正方形芯的玻璃光纤构成，其中D被定义为结构中具有完全尖锐边缘的平面的边长，R被定义为可用于描述边缘的圆化的圆的半径。容限R/d是指示边缘的圆化的参数。ΔR是与给定纤芯中所有边缘的圆化相关的标准偏差。尽管可能担心低的沉积速率以及因此在显著的沉积温度下更长时间的暴露可能有损于可获得的R/D和ΔR/R值，但我们发现能够获得惊人好的值，并且可以根据具体应用的需要，在新的PCVD中使用的低温下控制边缘的精确度。对于在高功率应用例如焊接和标印中以可靠和一致方式工作的光学波导管来说，发现这些值中的至少一个值小是理想的。在这种实施方案中，R/D比率低于10％，优选低于1％。
在第二个优选实施方案中，玻璃光纤的芯是如图2中所示的六边形形状，其中R/D优选低于40％。在这种实施方案的其他变化形式中，R/D低于20％，更优选低于10％。
在图3所示的另一个优选实施方案中，玻璃光纤的芯是八边形形状。同样地，R/D低于40％、优选低于20％、更优选低于10％。
在另一个优选实施方案中，玻璃光纤的芯是正方形形状，并且R/D不低于10％，因为使用更小的R/D值将产生更强的模混合并将光功率从芯提取到包层模中。
锋利边缘导致形成包层模，其是芯外部或非常接近纤芯/包层界面的模。在中等至长的长度情况下，包层模一般被排除，因为为光纤提供机械保护的夹套通常具有比包层材料更高的折射率。因此在天文学或光谱学的某些应用中需要模混合但是不能容忍功率损失或包层模的产生。功率损失应该被最小化，因为只能获得低的输入功率水平(例如从遥远的星体收集光)。过量的包层模或显著包层模的连续产生不能被接受，因为它们将降低实验/仪器的分辨率。那些应用将使用具有聚酰亚胺或丙烯酸酯夹套的光纤，由于那些包被材料的高折射率，这种光纤使包层模在被衰减掉之前传播非常短的距离。
因此，在信号(功率)低的应用例如许多光谱学应用或天文学跟踪、探测遥远星体的应用中，由于极端锋利的边缘引起的包层模的附加增加可能是不利的。即使在这些应用中，精确的边缘和沿着其侧边的均匀平直度是需要的。本发明的益处在于维持非圆形、非椭圆形边缘的所选(所需)精确度的能力，以获得理想的模混合并且在信号模混合时不过多损失到形成的包层模中。
在高功率应用例如材料加工中，锋利边缘可能比避免包层模更重要。通常，使用硅酮或塑料硬质包层作为包被材料是优选的，因为那些材料具有低的折射率。因此，辐照被局限于光纤的玻璃结构中，并且避免了在高功率水平下可能引起光纤损伤的泄漏。
在另一个优选实施方案中，玻璃光纤的芯由熔融二氧化硅制成。芯是其非圆形几何构型允许模混合的多模芯。
非圆形芯的二氧化硅光纤提供了良好的图像置乱和低焦比衰退以改进图像加工。当使用提供矩形形状输出的二极管激光器时，光纤在输出端提供了均匀的功率分布。正方形输出光束减少了对光束造型光学元件的需要。
在天文学中，使用传送到光谱仪的光谱随时间追踪星体。因为空间功率分布更加恒定，因此正方形光纤与圆形芯光纤相比提供了更稳定的传送方法。良好的图像置乱是正方形芯光纤的特征，并且与其低焦比衰退(FRD)和在一起改进图像处理，使它们对于天文学应用来说是理想的。
在另一个优选实施方案中，玻璃光纤是所谓的激光激活的双包层光纤。这样的光纤包含激光激活的芯，其由稀土掺杂玻璃制成，是圆形的，并且其直径尺寸和数值孔径允许单模操作。该激光激活的芯被所谓的泵浦芯包围，其反过来被附加的/第二包层材料包围。泵浦芯具有比激光激活的芯更低的折射率和比第二包层更高的折射率。因此，泵浦芯起到激光激活芯的包层的作用。(低亮度)泵浦源的泵浦辐射被发射到泵浦芯中。根据这个实施方案，泵浦芯优选为非圆形几何构型，因为这样的形状允许掺杂在激光激活纤芯中的稀土离子更有效的激发。
尽管已参考附图对本发明的优选实施方案进行描述，但应该理解本发明不限于具体的实施方案，并且本技术领域的专业人员可以对其执行修改而不背离在随附的权利要求书中定义的本发明的范围或精神。
Claims (15)
1.一种包含波导结构的器件，所述波导结构具有被较低折射率区包围的至少一个高折射率区；其中所述高折射率区具有非圆形、非椭圆形的横截面几何构型，所述几何构型具有精确限定的形状和精确限定的边缘；并且其中所述波导结构是光纤。
2.权利要求1的器件，其中所述光纤是由二氧化硅制成的玻璃光纤。
3.权利要求1的器件，其中所述高折射率区具有带4条边的横截面，所述横截面基本上是矩形，具有两个边长D1和D2，其中D1＜D2，并且相邻边之间的圆的半径为R；并且
其中较短的边长D1与边缘的圆的半径R具有R/D1≤10％的比率。
4.权利要求3的器件，其中所述比率R/D1≤1％。
5.权利要求3的器件，其中所述高折射率区具有正方形横截面，所述正方形横截面边长D1＝D2＝D，并且相邻边之间的圆的半径为R；并且
其中边长D与边缘的圆的半径R具有R/D≤10％的比率。
6.权利要求5的器件，其中所述比率R/D≤1％。
7.权利要求1的器件，其中所述高折射率区具有正六边形横截面，所述正六边形横截面边长为D，并且相邻边之间的圆的半径为R；并且
其中边长D与边缘的圆的半径R具有R/D≤40％的比率。
8.权利要求7的器件，其中所述比率R/D≤10％。
9.权利要求1的器件，其中所述高折射率区具有正八边形横截面，所述正八边形横截面边长为D，并且相邻边之间的圆的半径为R；并且
其中边长D与边缘的圆的半径R具有R/D≤40％的比率。
10.权利要求9的器件，其中所述比率R/D≤10％。
11.一种光学预制件，其包含具有被较低折射率区包围的至少一个高折射率区的结构；其中所述高折射率区具有非圆形、非椭圆形的横截面几何构型，所述几何构型具有精确限定的形状和精确限定的边缘，并从预先选定的精确限定的形状形成；并且所述预制件可以被拉成权利要求1的波导结构。
12.权利要求11的光学预制件，其非圆形、非椭圆形的横截面几何构型是选自正方形、矩形、正六边形和正八边形的精确限定的形状。
13.权利要求1的器件，其中所述低折射区被折射率不同的另一个区域包围，并且其中所述光纤是激光激活的双包层光纤；
其中所述非圆形、非椭圆形的高折射率区包围着具有甚至更高折射率的区域，所述更高折射率的区域基本上是圆形的并掺杂有稀土离子以允许激光作用；并且
其中光辐射被发射到所述非圆形区域中，并用于激发所述稀土离子，其中所述器件起到光纤激光器至光纤放大器的作用。
14.权利要求11中限定的光学预制件的生产方法，其中使用明显低于非圆形芯材料的熔化温度的温度从所述光学预制件拉制权利要求1至10任一项的光纤。
15.权利要求14的预制件的生产方法，其中所述非圆形、非椭圆形的芯材料的粘度高于周围材料的粘度。
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