CN108802898B - 一种大模场掺镱有源光纤及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种大模场掺镱有源光纤，其特征为它由内而外依次由第一芯层、第二芯层、第一内包层、第二内包层、外包层和保护层组成。本发明还涉及该大模场掺镱有源光纤的制备方法。本发明具有大模场面积且能通过弯曲选模法获得高光束质量的优点。

Description

一种大模场掺镱有源光纤及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种大模场掺镱有源光纤，尤其涉及一种大模场掺镱有源光纤及其制备方法。
背景技术
掺镱有源光纤激光器由于体积小、散热好以及稳定性高、光束质量好、斜效率高等显著优势，逐步成为了工业激光器产业中的主导力量，并一直备受该领域学者、技术人员的关注。其中作为掺镱有源光纤激光器中最重要部件的大模场掺镱有源光，其结构及成分的设计对光纤激光器的性能至关重要，现有的大模场掺镱有源光其结构由内而外依次由芯层、内包层、外包层和保护层组成。
随着掺镱有源光纤激光器功率的不断提升，要求掺镱有源光纤芯层具有更大的有效面积，更好的光束质量。CN1052447A提供了一种改变掺镱离子浓度的光纤成分结构设计方案，最终获得的20/400掺镱有源光纤其模场直径为15 μm，光束质量为1.8。在实际生产制备过程中，往往更大的有效面积会导致光纤芯层直径的增加，进而提高了光纤的截止波长。在不降低光纤数值孔径的前提下，使有源光纤在相同的波段上产生更多的高阶模，光束质量更差。而另一方面，通过降低数值孔径的方法也可以保持掺镱有源光纤的单模运转，但是受到材料本征的限制，数值孔径很难降低至0.05以下，同时太过低的数值孔径会增加掺镱光纤的弯曲损耗，使在芯层的激光泄漏到包层中。
现有的技术掺镱双包层光纤芯层折射率分布为简单阶跃型，这种阶跃型折射率设计中当芯层大于或等于20μm且数值孔径在0.06，都能进行少模传输，仍存在一定的高阶模在芯层中传输，从而影响最终光纤激光器的光束质量，目前有几种方法可以实现高功率大模场面积掺镱有源光纤的单模运转，第一类方法为光纤滤膜技术。当光纤弯曲到一定程度时，光纤内模式将辐射处光纤而产生损耗，弯曲损耗会随着模式阶数的增加而增大，利用这种基模与高阶模弯曲损耗的差异可以滤除高阶模，从而实现少模甚至基模传输。第二类为采用其他特种光纤如光子晶体光纤，模式转换光纤，高阶模光纤，手性耦合光纤等。
上述几种能够实现大模场面积单模运转的光纤中，弯曲法滤膜是较为常用的方法，但是该方法受限于小芯径光纤，一旦芯层较大或是数值孔径较低时，高阶模与基模之间的弯曲损耗差异减小，导致滤膜效率的降低。而另一方面为了提高有源光纤的有效面积，增加芯层直径，降低数值孔径则为最有效直接的方法，为此如何提高模场直径的同时使光纤具备有较高的数值孔径是本发明设计的新型大模场掺镱有源光纤所解决的问题。
发明内容
针对以上缺点，本发明的目的在于提供一种具有大模场面积且能通过弯曲选模法获得高光束质量的大模场掺镱有源光纤。
本发明的技术内容为，一种大模场掺镱有源光纤，其特征为它由内而外依次由第一芯层、第二芯层、第一内包层、第二内包层、外包层和保护层组成，其中
第一芯层中主要成分为二氧化硅，并掺杂如下摩尔百分比的元素：其中铝：1～6 ，镱：0.1～0.6，磷：1～4，铈：0～1，氟：0.1～0.5；
第二芯层中主要成分为二氧化硅，并掺杂如下摩尔百分比的元素：其中铝：1～6，镱：0.1～0.6，磷：1～4，铈：0～1；
第一内包层主要组分为二氧化硅，并掺杂有摩尔百分比为0.1～0.5的氟元素；
第二内包层主要组分为二氧化硅；
第二内包层的外边为正八边形，
第一芯层的半径r1为1～10μm，第二芯层的半径r2为5～50 μm，其中第一芯层半径r1与第二芯层半径r2之比为0.1～0.3；第一内包层半径r3与第二芯层半径r2之差为0.2～1μm；第二内包层八边形任意两条对边的内切圆半径r4为60～400 μm；
第一芯层与第二内包层的折射率差△n1为0.07～0.15%；第二芯层与第二内包层的折射率差△n2为0.08～0.16%，且△n2≥△n1；第一内包层与第二内包层的折射率差△n3为-0.02～-0.01%。
在上述大模场掺镱有源光纤中:
第一芯层的半径为r1，折射率为n1；
第二芯层的半径为r2，折射率为n2；
第一内包层的半径为r3，折射率为n3；
第二内包层的外边为正八边形，其边对边内切圆半径为r4，折射率为n4；
外包层的半径为r5，折射率为n5；
保护层的半径为r6，折射率为n6；
△n1：为第一芯层与第二内包层的折射率差，定义式为：△n1=（n1-n4）/n4；
△n2：第二芯层与第二内包层的折射率差，定义式为：△n2=（n2-n4）/n4；
△n3：第一内包层与第二内包层的折射率差，定义式为：△n3=（n3-n4）/n4。
在上述大模场掺镱有源光纤中，第二芯层与第一芯层相比，第二芯层中不掺杂有氟元素；
第一内包层与第二内包层相比掺杂有氟元素，第二内包层不掺杂有氟元素。
本发明的大模场掺镱有源光纤中第二内包层的数值孔径大于或等于0.46；使用波长为670nm激光测试第二包层的折射率在1.4570～1.4573。
本发明还涉及上述大模场掺镱有源光纤的制备方法。
一种大模场掺镱有源光纤的制备方法，其包括如下步骤：
（1）、基管预处理，将基管预热并有效消除基管内壁的杂质和气泡；
（2）、将处理过得基管进行掺有氟的第一内包层沉积，氟的流量为0.1～5sccm，沉积层数为2～5层；
（3）、将步骤（2）中第一内包层沉积后的基管在1500～1650℃通入SiCl4气体进行二氧化硅疏松体沉积，SiCl4通入的体积流量为100～300sccm，沉积结束后将基管的尾管切断，然后浸入浸泡水溶液中浸泡0.2～1小时，浸泡结束后在基管中通入N2吹干二氧化硅疏松体层内的水分，浸泡水溶液中含有AlCl3、YbCl3、CeCl3和H3PO4，AlCl3的摩尔浓度为0.01～0.5 %，YbCl3的摩尔浓度为0.01～0.5 %，CeCl3的摩尔浓度为0.01～0.5 %，H3PO4的摩尔浓度为0.01～0.5 %；
（4）、将步骤（3）吹干后的基管再重新接上尾管，然后在850～950℃先通入O2对基管中的二氧化硅疏松体的铝、镱、铈和磷进行氧化，O2通入的时间为30～60分钟，O2通入的体积流量为150～180sccm；然后再通入Cl2对基管中的二氧化硅疏松体层进行干燥，Cl2通入的时间为30～60分钟，Cl2通入的体积流量为100～150sccm；再在1600～2000℃将二氧化硅疏松体层烧结成芯层；
（5）、重复步骤（3）和步骤（4）2～5次后得第二芯层；
（6）、将步骤（5）中第二芯层沉积后的基管在1500～1650℃通入SiCl4气体进行二氧化硅疏松体沉积，SiCl4通入的体积流量为100～300sccm，沉积结束后将基管的尾管切断，然后浸入与步骤（3）中相同的浸泡水溶液中浸泡0.2～1小时，浸泡结束后在基管中通入N2吹干二氧化硅疏松体层内的水分；
（7）、将步骤（6）吹干后的基管再重新接上尾管，然后在850～950℃先通入O2对基管中的二氧化硅疏松体的铝、镱、铈和磷进行氧化，O2通入的时间为30～60分钟，O2通入的体积流量为150～180sccm；然后再通入Cl2对基管中的二氧化硅疏松体层进行干燥，Cl2通入的时间为30～60分钟，Cl2通入的体积流量为100～150sccm；再在1600～2000℃将二氧化硅疏松体层烧结成第一芯层，在烧结的同时通入六氟化硫气体，六氟化硫气体通入的体积流量为0.1～5sccm；
（8）、将步骤（7）中烧结有第一芯层的基管在2100～2200℃进行正向及反向塌缩，制得大模场掺镱有源光纤预制棒；
（9）、对光纤预制棒进行抛光并套管，将套管的外边磨成八边形；然后将该光纤预制棒拉细成石英光纤；
（10）、在步骤（9）中制得的石英光纤外先涂覆一层低折射率涂料，经过紫外固化处理形成外包层，然后再涂覆一层丙烯酸树脂光纤涂料，经过紫外固化处理形成保护层，由此制成大模场掺镱有源光纤成品。
在上述大模场掺镱有源光纤的制备方法中外包层与保护层都采用了常规工艺。
本发明与现有技术相比所具有的优点为：在提高光纤的模场直径的同时使光纤具备有较高的数值孔径；从而光纤具有大模场面积且能通过弯曲选模法获得高光束质量。
附图说明
图1为本发明的光纤的结构示意图。
图2为本发明的光纤的折射率剖面示意图。
具体实施方式
例1、一种大模场掺镱有源光纤的制备方法，其包括如下步骤：
（1）、基管预处理，将基管预热并有效消除基管内壁的杂质和气泡；
其中基管的直径为32mm，壁厚为2.5mm，基管的横截面积为231.5mm2 ；
（2）、将处理过得基管进行掺有氟的第一内包层沉积，氟的流量为1sccm，沉积层数为2层；
（3）、将步骤（2）中第一内包层沉积后的基管在1550℃通入SiCl4气体进行二氧化硅疏松体沉积，SiCl4通入的体积流量为200sccm，沉积结束后将基管的尾管切断，然后浸入浸泡水溶液中浸泡0.3小时，浸泡结束后在基管中通入N2吹干二氧化硅疏松体层内的水分，浸泡水溶液中含有AlCl3、YbCl3、CeCl3和H3PO4，AlCl3的摩尔浓度为0.25 %，YbCl3的摩尔浓度为0.05%，CeCl3的摩尔浓度为0.05 %，H3PO4的摩尔浓度为0.2 %；
（4）、将步骤（3）吹干后的基管再重新接上尾管，然后在860℃先通入O2对基管中的二氧化硅疏松体的铝、镱、铈和磷进行氧化，O2通入的时间为35分钟，O2通入的体积流量为150sccm；然后再通入Cl2对基管中的二氧化硅疏松体层进行干燥，Cl2通入的时间为35分钟，Cl2通入的体积流量为110sccm；再在1700℃将二氧化硅疏松体层烧结成芯层；
（5）、重复步骤（3）和步骤（4）3次后得第二芯层；
（6）、将步骤（5）中第二芯层沉积后的基管在1600℃通入SiCl4气体进行二氧化硅疏松体沉积，SiCl4通入的体积流量为150sccm，沉积结束后将基管的尾管切断，然后浸入与步骤（3）中相同的浸泡水溶液中浸泡0.6小时，浸泡结束后在基管中通入N2吹干二氧化硅疏松体层内的水分；
（7）、将步骤（6）吹干后的基管再重新接上尾管，然后在900℃先通入O2对基管中的二氧化硅疏松体的铝、镱、铈和磷进行氧化，O2通入的时间为45分钟，O2通入的体积流量为160sccm；然后再通入Cl2对基管中的二氧化硅疏松体层进行干燥，Cl2通入的时间为40分钟，Cl2通入的体积流量为120sccm；再在1800℃将二氧化硅疏松体层烧结成第一芯层，在烧结的同时通入六氟化硫气体，六氟化硫气体通入的体积流量为1sccm；
（8）、将步骤（7）中烧结有第一芯层的基管在2150℃进行正向及反向塌缩，制得大模场掺镱有源光纤预制棒；
（9）、对光纤预制棒进行抛光并套管，将套管的外边磨成正八边形；然后将该光纤预制棒拉细成石英光纤；
（10）、在步骤（9）中制得的石英光纤外先涂覆一层低折射率涂料，经过紫外固化处理形成外包层，然后再涂覆一层丙烯酸树脂光纤涂料，经过紫外固化处理形成保护层，由此制成如图1所示的大模场掺镱有源光纤成品，图2为该光纤的折射率剖面示意图，它由内而外依次由第一芯层1、第二芯层2、第一内包层3、第二内包层4、外包层5和保护层6组成，其中第一芯层1中主要成分为二氧化硅，并掺杂如下摩尔百分比的元素：其中铝：2.2，镱：0.05，磷：2，铈：0.05，氟：0.2；第一芯层1半径为r1；
第二芯层2中主要成分为二氧化硅，并掺杂如下摩尔百分比的元素：其中铝：2.2，镱：0.05，磷：2，铈：0.05；第二芯层2半径为r2；
第一内包层3掺杂有摩尔百分比为0.2的氟元素；
第一内包层3的半径为r3、第二内包层4的半径为r4、外包层5的半径为r5和保护层6的半径为r6。
例2、一种大模场掺镱有源光纤的制备方法，其包括如下步骤：
（1）、基管预处理，将基管预热并有效消除基管内壁的杂质和气泡；
其中基管的直径为32mm，壁厚为2.5mm，基管的横截面积为231.5mm2 ；
（2）、将处理过得基管进行掺有氟的第一内包层沉积，氟的流量为3sccm，沉积层数为3层；
（3）、将步骤（2）中第一内包层沉积后的基管在1550℃通入SiCl4气体进行二氧化硅疏松体沉积，SiCl4通入的体积流量为300sccm，沉积结束后将基管的尾管切断，然后浸入浸泡水溶液中浸泡0.5小时，浸泡结束后在基管中通入N2吹干二氧化硅疏松体层内的水分，浸泡水溶液中含有AlCl3、YbCl3、CeCl3和H3PO4，AlCl3的摩尔浓度为0.4 %，YbCl3的摩尔浓度为0.1%，CeCl3的摩尔浓度为0.1 %，H3PO4的摩尔浓度为0.4 %；
（4）、将步骤（3）吹干后的基管再重新接上尾管，然后在870℃先通入O2对基管中的二氧化硅疏松体的铝、镱、铈和磷进行氧化，O2通入的时间为40分钟，O2通入的体积流量为160sccm；然后再通入Cl2对基管中的二氧化硅疏松体层进行干燥，Cl2通入的时间为40分钟，Cl2通入的体积流量为120sccm；再在1800℃将二氧化硅疏松体层烧结成芯层；
（5）、重复步骤（3）和步骤（4）4次后得第二芯层；
（6）、将步骤（5）中第二芯层沉积后的基管在1600℃通入SiCl4气体进行二氧化硅疏松体沉积，SiCl4通入的体积流量为200sccm，沉积结束后将基管的尾管切断，然后浸入与步骤（3）中相同的浸泡水溶液中浸泡0.6小时，浸泡结束后在基管中通入N2吹干二氧化硅疏松体层内的水分；
（7）、将步骤（6）吹干后的基管再重新接上尾管，然后在900℃先通入O2对基管中的二氧化硅疏松体的铝、镱、铈和磷进行氧化，O2通入的时间为45分钟，O2通入的体积流量为170sccm；然后再通入Cl2对基管中的二氧化硅疏松体层进行干燥，Cl2通入的时间为40分钟，Cl2通入的体积流量为120sccm；再在1900℃将二氧化硅疏松体层烧结成第一芯层，在烧结的同时通入六氟化硫气体，六氟化硫气体通入的体积流量为3sccm；
（8）、将步骤（7）中烧结有第一芯层的基管在2150℃进行正向及反向塌缩，制得大模场掺镱有源光纤预制棒；
（9）、对光纤预制棒进行抛光并套管，将套管的外边磨成正八边形；然后将该光纤预制棒拉细成石英光纤；
（10）、在步骤（9）中制得的石英光纤外先涂覆一层低折射率涂料，经过紫外固化处理形成外包层，然后再涂覆一层丙烯酸树脂光纤涂料，经过紫外固化处理形成保护层，由此制成如图1所示的大模场掺镱有源光纤成品，图2为该光纤的折射率剖面示意图，它由内而外依次由第一芯层1、第二芯层2、第一内包层3、第二内包层4、外包层5和保护层6组成，其中第一芯层1中主要成分为二氧化硅，并掺杂如下摩尔百分比的元素：其中铝：1.2，镱：0.18，磷：3.0，铈：0.1，氟：0.3；第一芯层1半径为r1；
第二芯层2中主要成分为二氧化硅，并掺杂如下摩尔百分比的元素：其中铝：1.2，镱：0.18，磷：3.0，铈：0.1；第二芯层2半径为r2；
第一内包层3掺杂有摩尔百分比为0.2的氟元素；
第一内包层3的半径为r3、第二内包层4的半径为r4、外包层5的半径为r5和保护层6的半径为r6。
例3、一种大模场掺镱有源光纤的制备方法，其包括如下步骤：
（1）、基管预处理，将基管预热并有效消除基管内壁的杂质和气泡；
其中基管的直径为32mm，壁厚为2.5mm，基管的横截面积为231.5mm2 ；
（2）、将处理过得基管进行掺有氟的第一内包层沉积，氟的流量为5sccm，沉积层数为4层；
（3）、将步骤（2）中第一内包层沉积后的基管在1550℃通入SiCl4气体进行二氧化硅疏松体沉积，SiCl4通入的体积流量为100sccm，沉积结束后将基管的尾管切断，然后浸入浸泡水溶液中浸泡0.6小时，浸泡结束后在基管中通入N2吹干二氧化硅疏松体层内的水分，浸泡水溶液中含有AlCl3、YbCl3、CeCl3和H3PO4，AlCl3的摩尔浓度为0.4 %，YbCl3的摩尔浓度为0.3 %，CeCl3的摩尔浓度为0.2 %，H3PO4的摩尔浓度为0.5 %；
（4）、将步骤（3）吹干后的基管再重新接上尾管，然后在900℃先通入O2对基管中的二氧化硅疏松体的铝、镱、铈和磷进行氧化，O2通入的时间为45分钟，O2通入的体积流量为165sccm；然后再通入Cl2对基管中的二氧化硅疏松体层进行干燥，Cl2通入的时间为45分钟，Cl2通入的体积流量为150sccm；再在2000℃将二氧化硅疏松体层烧结成芯层；
（5）、重复步骤（3）和步骤（4）5次后得第二芯层；
（6）、将步骤（5）中第二芯层沉积后的基管在1600℃通入SiCl4气体进行二氧化硅疏松体沉积，SiCl4通入的体积流量为250sccm，沉积结束后将基管的尾管切断，然后浸入与步骤（3）中相同的浸泡水溶液中浸泡0.6小时，浸泡结束后在基管中通入N2吹干二氧化硅疏松体层内的水分；
（7）、将步骤（6）吹干后的基管再重新接上尾管，然后在900℃先通入O2对基管中的二氧化硅疏松体的铝、镱、铈和磷进行氧化，O2通入的时间为45分钟，O2通入的体积流量为170sccm；然后再通入Cl2对基管中的二氧化硅疏松体层进行干燥，Cl2通入的时间为50分钟，Cl2通入的体积流量为140sccm；再在1900℃将二氧化硅疏松体层烧结成第一芯层，在烧结的同时通入六氟化硫气体，六氟化硫气体通入的体积流量为5sccm；
（8）、将步骤（7）中烧结有第一芯层的基管在2150℃进行正向及反向塌缩，制得大模场掺镱有源光纤预制棒；
（9）、对光纤预制棒进行抛光并套管，将套管的外边磨成正八边形；然后将该光纤预制棒拉细成石英光纤；
（10）、在步骤（9）中制得的石英光纤外先涂覆一层低折射率涂料，经过紫外固化处理形成外包层，然后再涂覆一层丙烯酸树脂光纤涂料，经过紫外固化处理形成保护层，由此制成如图1所示的大模场掺镱有源光纤成品，图2为该光纤的折射率剖面示意图，它由内而外依次由第一芯层1、第二芯层2、第一内包层3、第二内包层4、外包层5和保护层6组成，其中第一芯层1中主要成分为二氧化硅，并掺杂如下摩尔百分比的元素：其中铝：4，镱：0.35，磷：4，铈：0.2，氟：0.3；第一芯层1半径为r1；
第二芯层2中主要成分为二氧化硅，并掺杂如下摩尔百分比的元素：其中铝：4，镱：0.35，磷：4，铈：0.2；第二芯层2半径为r2；
第一内包层3掺杂有摩尔百分比为0.3的氟元素；
第一内包层3的半径为r3、第二内包层4的半径为r4、外包层5的半径为r5和保护层6的半径为r6。
将例1、例2和例3的大模场掺镱有源光纤检测参数及最终测试结果如表1所示；其测试条件为两个915 nm的LD泵输出功率均为100W，光栅中心波长1060nm。
表1

Claims (3)

1.一种大模场掺镱有源光纤，其特征为它由内而外依次由第一芯层、第二芯层、第一内包层、第二内包层、外包层和保护层组成，其中
第一芯层中主要成分为二氧化硅，并掺杂如下摩尔百分比的元素：其中铝：1～6 ，镱：0.1～0.6，磷：1～4，铈：0～1，氟：0.1～0.5；
第二芯层中主要成分为二氧化硅，并掺杂如下摩尔百分比的元素：其中铝：1～6，镱：0.1～0.6，磷：1～4，铈：0～1；
第一内包层主要组分为二氧化硅，并掺杂有摩尔百分比为0.1～0.5的氟元素；
第二内包层主要组分为二氧化硅；
第二内包层的外边为正八边形，
第一芯层的半径r1为1～10μm，第二芯层的半径r2为5～50 μm，其中第一芯层半径r1与第二芯层半径r2之比为0.1～0.3；第一内包层半径r3与第二芯层半径r2之差为0.2～1 μm；第二内包层八边形任意两条对边的内切圆半径r4为60～400 μm；
第一芯层与第二内包层的折射率差△n1为0.07～0.15%；第二芯层与第二内包层的折射率差△n2为0.08～0.16%，且△n2≥△n1；第一内包层与第二内包层的折射率差△n3为-0.02～-0.01%。
2.根据权利要求1所述的一种大模场掺镱有源光纤，其特征为第二内包层的数值孔径大于或等于0.46；使用波长为670nm激光测试第二内包层的折射率在1.4570～1.4573。
3.一种大模场掺镱有源光纤的制备方法，其包括如下步骤：
（1）、基管预处理，将基管预热并有效消除基管内壁的杂质和气泡；
（2）、将处理过得基管进行掺有氟的第一内包层沉积，氟的流量为0.1～5sccm，沉积层数为2～5层；
（3）、将步骤（2）中第一内包层沉积后的基管在1500～1650℃通入SiCl4气体进行二氧化硅疏松体沉积，SiCl4通入的体积流量为100～300sccm，沉积结束后将基管的尾管切断，然后浸入浸泡水溶液中浸泡0.2～1小时，浸泡结束后在基管中通入N2吹干二氧化硅疏松体层内的水分，浸泡水溶液中含有AlCl3、YbCl3、CeCl3和H3PO4，AlCl3的摩尔浓度为0.01～0.5 %，YbCl3的摩尔浓度为0.01～0.5 %，CeCl3的摩尔浓度为0.01～0.5 %，H3PO4的摩尔浓度为0.01～0.5 %；
（4）、将步骤（3）吹干后的基管再重新接上尾管，然后在850～950℃先通入O2对基管中的二氧化硅疏松体的铝、镱、铈和磷进行氧化，O2通入的时间为30～60分钟，O2通入的体积流量为150～180sccm；然后再通入Cl2对基管中的二氧化硅疏松体层进行干燥，Cl2通入的时间为30～60分钟，Cl2通入的体积流量为100～150sccm；再在1600～2000℃将二氧化硅疏松体层烧结成芯层；
（5）、重复步骤（3）和步骤（4）2～5次后得第二芯层；
（6）、将步骤（5）中第二芯层沉积后的基管在1500～1650℃通入SiCl4气体进行二氧化硅疏松体沉积，SiCl4通入的体积流量为100～300sccm，沉积结束后将基管的尾管切断，然后浸入与步骤（3）中相同的浸泡水溶液中浸泡0.2～1小时，浸泡结束后在基管中通入N2吹干二氧化硅疏松体层内的水分；
（7）、将步骤（6）吹干后的基管再重新接上尾管，然后在850～950℃先通入O2对基管中的二氧化硅疏松体的铝、镱、铈和磷进行氧化，O2通入的时间为30～60分钟，O2通入的体积流量为150～180sccm；然后再通入Cl2对基管中的二氧化硅疏松体层进行干燥，Cl2通入的时间为30～60分钟，Cl2通入的体积流量为100～150sccm；再在1600～2000℃将二氧化硅疏松体层烧结成第一芯层，在烧结的同时通入六氟化硫气体，六氟化硫气体通入的体积流量为0.1～5sccm；
（8）、将步骤（7）中烧结有第一芯层的基管在2100～2200℃进行正向及反向塌缩，制得大模场掺镱有源光纤预制棒；
（9）、对光纤预制棒进行抛光并套管，将套管的外边磨成八边形；然后将该光纤预制棒拉细成石英光纤；
（10）、在步骤（9）中制得的石英光纤外先涂覆一层低折射率涂料，经过紫外固化处理形成外包层，然后再涂覆一层丙烯酸树脂光纤涂料，经过紫外固化处理形成保护层，由此制成大模场掺镱有源光纤成品。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109343170B (zh) * 2018-11-26 2020-06-02 中国电子科技集团公司第四十六研究所 一种同轴双波导型掺镱有源光纤及其制备方法
CN110045456B (zh) * 2019-03-01 2020-10-27 江苏永鼎股份有限公司 一种超低损耗大有效面积的单模光纤及其制备方法
CN110194587B (zh) * 2019-05-30 2020-07-10 长飞光纤光缆股份有限公司 一种光子晶体光纤、其预制棒、制备方法及应用
CN110734220A (zh) * 2019-10-11 2020-01-31 法尔胜泓昇集团有限公司 一种掺磷有源光纤的制备方法
CN110903029A (zh) * 2019-10-16 2020-03-24 江苏法尔胜光通信科技有限公司 一种掺镱有源光纤及其制备方法
CN111025459B (zh) * 2019-12-27 2021-02-02 中国科学院上海光学精密机械研究所 三包层掺镱石英光纤及高浓度氟层石英管套棒方法
CN111129927A (zh) * 2019-12-30 2020-05-08 大族激光科技产业集团股份有限公司 光纤激光器以及激光发射装置
CN112596148A (zh) * 2020-11-24 2021-04-02 法尔胜泓昇集团有限公司 一种用于高功率大模场掺镱有源光纤及其制备方法
CN112505827A (zh) * 2020-11-24 2021-03-16 法尔胜泓昇集团有限公司 一种高功率激光器用有源光纤及其制备方法
CN115411596A (zh) * 2021-05-28 2022-11-29 华为技术有限公司 掺铒光纤和掺铒光纤的制备方法
CN113917599B (zh) * 2021-09-24 2022-08-05 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种大模场单模耐辐照铒镱共掺光纤及其制备方法
CN114114527B (zh) * 2022-01-25 2022-05-20 武汉长进激光技术有限公司 一种用于匀化基模光强分布的有源光纤及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102116897A (zh) * 2011-03-04 2011-07-06 北京交通大学 对泵浦光高效率吸收的包层泵浦光纤
CN104865634A (zh) * 2015-06-11 2015-08-26 长飞光纤光缆股份有限公司 一种掺镱光纤及其制备方法
CN104932054A (zh) * 2015-07-20 2015-09-23 富通集团有限公司 一种三包层掺铥光纤及其制备方法
CN106772778A (zh) * 2016-12-14 2017-05-31 中国人民解放军国防科学技术大学 热致超大模场光纤
CN106990475A (zh) * 2017-05-18 2017-07-28 烽火通信科技股份有限公司 新波长双包层掺镱光纤及制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2962555B1 (fr) * 2010-07-09 2013-05-17 Ixfiber Fibre optique dopee terre rare resistante aux radiations et procede de durcissement aux radiations d'une fibre optique dopee terre rare

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102116897A (zh) * 2011-03-04 2011-07-06 北京交通大学 对泵浦光高效率吸收的包层泵浦光纤
CN104865634A (zh) * 2015-06-11 2015-08-26 长飞光纤光缆股份有限公司 一种掺镱光纤及其制备方法
CN104932054A (zh) * 2015-07-20 2015-09-23 富通集团有限公司 一种三包层掺铥光纤及其制备方法
CN106772778A (zh) * 2016-12-14 2017-05-31 中国人民解放军国防科学技术大学 热致超大模场光纤
CN106990475A (zh) * 2017-05-18 2017-07-28 烽火通信科技股份有限公司 新波长双包层掺镱光纤及制备方法

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