CN102955199A - 一种用于光纤激光器或是光纤放大器的双包层光纤 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于光纤激光器或是光纤放大器的双包层光纤，自内至外依次包括：纤芯(1)、内包层(2)、外包层(4)，内包层(2)内有气孔(3)，气孔(3)截面积远远小于内包层(2)截面积；气孔(3)内填充空气或者惰性气体或者折射率低于内包层(2)的光学材料，气孔(3)数目为一个或多个。由于气孔(3)的存在，光纤的圆对称性被破坏，使得在内包层传输的泵浦光穿过光纤纤芯的几率大大增加，从而增加光纤对泵浦光的吸收率，以达到提高转换效率并减少光纤激光器或放大器腔长的目的。

Description

一种用于光纤激光器或是光纤放大器的双包层光纤

技术领域

本发明属于光纤技术领域，涉及一种用于光纤激光器或是光纤放大器的双包层光纤。

背景技术

早期双包层光纤采用圆形内包层结构，例如参考文献双包层光纤激光器吸收效率的分析研究，徐晟，2005，，在子午面内传播的光线，称为子午光纤，不在子午面内的光线，统称为斜光线，子午光纤投影是一条通过纤芯投影点的直线，而斜光纤投影是以纤芯投影点为圆心的同心圆(称为焦散面)，光纤长度足够长的情况下，子午光纤是可以被完全吸收的，而不同角度入射的斜光纤就在不同半径的焦散面和内外包层界面之间以螺旋方式传输，无法通过纤芯，从而导致圆形包层光纤的泵浦光吸收效率非常低，并伴随有大量的剩余泵浦光。

因此打破内包层的圆对称性，可大大提高光线穿过芯层的几率，增大光纤的泵浦光吸收效率，目前常见的实用化的双包层光纤有内包层形状为D型或者矩形的双包层光纤，光纤纤芯偏心的双包层光纤，前两种光纤内包层形状皆为非圆对称结构，拉制过程中由于表面张力的影响，会导致内包层光纤严重变形，因此需要精密控制拉制速度，制造工艺要求高。纤芯偏心的双包层光纤，由于纤芯和包层不同轴，在熔接过程中存在对准难度较高的问题，熔接损耗一般较大。

发明内容

本发明提出了一种结构简单、易于制造和熔接的双包层光纤。采用如下技术方案：自内至外依次包括：纤芯(1)、内包层(2)、外包层(4)，内包层(2)内有气孔(3)，气孔(3)截面积远远小于内包层(2)截面积。

所述的用于光纤激光器或是光纤放大器的双包层光纤，气孔(3)的形状可以为圆形，椭圆形，矩形等形状，当其数目为多个时，各气孔的形状和填充物也可各不相同，

所述的用于光纤激光器或是光纤放大器的双包层光纤，所述纤芯(1)内掺杂了稀土元素三价离子，包括Er³⁺、Yb³⁺、Tm³⁺、Nd³⁺、Pr³⁺；内包层(2)的折射率比纤芯(1)的折射率低；外包层(4)折射率低于内包层(2)折射率。所述的用于光纤激光器或是光纤放大器的双包层光纤，信号光在纤芯(1)里传输，并在有泵浦光的情况下信号被放大；泵浦光在内包层(2)里传输，并在每次通过纤芯(1)时都被部分吸收。

所述的用于光纤激光器或是光纤放大器的双包层光纤，最外层还包括涂覆保护层(5)。

由于气孔(3)的存在，光纤的圆对称性被破坏，使得在内包层传输的泵浦光穿过光纤纤芯的几率增加，气孔不存在时，斜光线将沿光纤以螺旋方式在内包层内传播，无法进入纤芯；存在气孔时，斜光线经过气孔反射或散射之后也可以进入纤芯，从而增加光纤对泵浦光的吸收几率，以达到提高转换效率并减少激光器或放大器腔长的目的，其他条件相同的情况下，光纤长度的减少，将大大提高高功率光纤激光器或放大器的非线性现象阈值，提升激光输出功率。

附图洗明

图1为本发明的结构示意图；

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

参考图1，用于光纤激光器或是光纤放大器的双包层光纤，自内至外依次包括：纤芯1、内包层2、外包层4、涂覆保护层5(可选)，内包层2内有气孔3。

纤芯1内掺杂了稀土元素三价离子Yb³⁺；内包层2的折射率比纤芯1的折射率低；气孔3在内包层2内，其截面积远远小于内包层2截面积；外包层4折射率低于内包层2折射率；；气孔3内为真空，通过调整气孔位置和大小可提高泵浦光吸收效率

对于该结构下气孔的形成，可采用在一定长度的光纤预制棒上，利用物理或化学的方法，形成所需直径的通孔或非通孔.在拉制过程中，一直往孔内注入氮气或惰性气体，通过控制气体气压和拉制速度，可得到所需光纤。

参考图1，用于光纤激光器或是光纤放大器的双包层光纤，自内至外依次包括：纤芯1、内包层2、外包层4、涂覆保护层5(可选)，内包层2内有气孔3。

纤芯1内掺杂了稀土元素三价离子Yb³⁺；内包层2的折射率比纤芯1的折射率低；气孔3在内包层2内，其截面积远远小于内包层2截面积；外包层4折射率低于内包层2折射率；；气孔3内为折射率小于内包层的二氧化硅材料，通过调材料折射率和气孔大小可提高泵浦光吸收效率

对于该结构下气孔的形成，可采用在一定长度的光纤预制棒上，利用精密加工的方法，形成较大气孔，在较大气孔内插入另外一根折射率小于内包层的应力玻璃棒。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于光纤激光器或是光纤放大器的双包层光纤，其特征在于，自内至外依次包括：纤芯(1)、内包层(2)、外包层(4)，内包层(2)内有气孔(3)，气孔(3)截面积远远小于内包层(2)截面积；气孔(3)内填充空气或者惰性气体或者折射率低于内包层(2)的光学材料，气孔(3)数目为一个或多个。 

2.根据权利要求1所述的用于光纤激光器或是光纤放大器的双包层光纤，其特征在于，所述纤芯(1)内掺杂了稀土元素三价离子，包括Er³⁺、Yb³⁺、Tm³⁺、Nd³⁺、Pr³⁺；内包层(2)的折射率比纤芯(1)的折射率低；外包层(4)折射率低于内包层(2)折射率。 

3.根据权利要求1所述的用于光纤激光器或是光纤放大器的双包层光纤，其特征在于，所述气孔(3)的形状可以为圆形，椭圆形，矩形等形状。 

4.根据权利要求1或3所述的用于光纤激光器或是光纤放大器的双包层光纤，其特征在于，所述气孔(3)数目为多个时，各气孔的形状和填充物也可各不相同。 

5.根据权利要求1所述的用于光纤激光器或是光纤放大器的双包层光纤，其特征在于，信号光在纤芯(1)里传输，并在有泵浦光的情况下信号被放大；泵浦光在内包层(2)里传输，并在每次通过纤芯(1)时都被部分吸收。 

6.根据权利要求1所述的用于光纤激光器或是光纤放大器的双包层光纤，其特征在于，最外层还包括涂覆保护层(5)。