CN110007395B - 一种纤芯尺寸纵向连续渐变的增益光纤 - Google Patents
一种纤芯尺寸纵向连续渐变的增益光纤 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110007395B CN110007395B CN201910412399.7A CN201910412399A CN110007395B CN 110007395 B CN110007395 B CN 110007395B CN 201910412399 A CN201910412399 A CN 201910412399A CN 110007395 B CN110007395 B CN 110007395B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fiber
- size
- small
- core
- optical fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 154
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title claims abstract description 83
- 230000008859 change Effects 0.000 title claims abstract description 51
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims abstract description 67
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 19
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- -1 ytterbium ions Chemical class 0.000 claims description 16
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 4
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 claims description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000009022 nonlinear effect Effects 0.000 description 4
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000005387 chalcogenide glass Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- ITRNXVSDJBHYNJ-UHFFFAOYSA-N tungsten disulfide Chemical compound S=[W]=S ITRNXVSDJBHYNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005491 wire drawing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06708—Constructional details of the fibre, e.g. compositions, cross-section, shape or tapering
- H01S3/06716—Fibre compositions or doping with active elements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
一种纤芯尺寸纵向连续渐变的增益光纤，包括纤芯(1‑1)、内包层(1‑2)和外包层(1‑3)，内包层(1‑2)包裹住纤芯(1‑1)，外包层(1‑3)包在内包层(1‑2)外；其中纤芯(1‑1)沿光纤长度方向包括依次连接的第一小尺寸区域(1‑4)、尺寸连续渐变区域(1‑5)、第二小尺寸区域(1‑6)，第一小尺寸区域(1‑4)和第二小尺寸区域(1‑6)横截面的外围尺寸不变，尺寸连续渐变区域(1‑5)为横截面的外围尺寸先逐渐变大再逐渐变小的连续渐变区域；内包层(1‑2)和外包层(1‑3)横截面的外围尺寸沿光纤长度方向恒定不变。
Description
技术领域
本发明总体地涉及光纤技术领域，具体地涉及一种纤芯尺寸纵向连续渐变的增益光纤。
背景技术
在光纤激光、光纤传感等领域，目前使用的增益光纤一般为纤芯尺寸沿光纤长度方向均匀的增益光纤，该类光纤制作工艺简单、易批量生产，在相关领域得到了广泛的应用。
当前，有两类纤芯尺寸沿着光纤长度方向变化的光纤，一类是光纤纤芯直径沿着光纤长度方向单周期渐变的光纤，一类是是光纤纤芯直径沿着光纤长度方向多周期渐变的光纤。
专利“一种基于拉锥光纤的湿度传感器”(CN201320141604)、“一种抗弯曲拉锥光纤及其制造方法”(CN201310641596)、“一种在拉锥光纤侧面高效沉积硫化钨的方法”(CN201410810484)、“一种硫系玻璃拉锥光纤的制备方法”(CN201510021302)、“一种在拉锥光纤上沉积二维材料的方法”(CN201610423416)、“一种拉锥光纤多参数辨识系统及其方法”(CN201611103462)、“基于拉锥光纤的相移光栅及其制作方法”(CN201710334994)等，提出一类单周期渐变的光纤，该类光纤中纤芯直径沿着光纤长度方向单调递增/递减，或者沿着光纤长度方向单周期的先减小再增大，在纤芯直径变化过程中，纤芯直径与包层直径的比例不变。
专利“用于制作超窄线宽光纤激光器的微拉锥光纤及激光器(CN201310069242.1)”，提出利用一种拉锥区域轴向长度为1.5-2厘米、相邻两个拉锥区的轴向中心之间间隔4～6米的、总长度大于或等于80m的周期性多锥段光纤，在环形腔激光器中实现稳定的单频激光运转。专利“基于拉锥光纤的多波长可转换可调谐光纤激光器(CN201410106212.8)”，提出利用一种拉锥光纤锥区直径为4～10微米、长度为0.5～2厘米的周期性锥形光纤在环形激光器中实现不同波长的调谐输出。专利“基于拉锥光纤的可调谐双波长锁模光纤激光器(CN201610567283.7)”，提出利用一种调制周期为6.8～7.2纳米，锥腰为7.0～7.5微米的周期性拉锥光纤实现可调谐2微米波段双波长锁模光纤激光输出。在该类光纤的各个周期性的纤芯直径变化过程中，纤芯直径与包层直径的比例不变。
上述两类尺寸渐变光纤中，光纤的纤芯直径与包层直径的比例沿着光纤长度方向保持不变，即纤芯减小时、包层也等比例减小，纤芯增大时、包层也等比例增大。然而，在高功率激光器等特定领域中，由于光纤的包层或内包层需要传输高功率的泵浦光，如果沿着光纤长度方向包层或内包层的直径变化、尤其是直径减小，会导致泵浦光从光纤的包层泄露和损耗，严重时会烧毁增益光纤。在某些特定领域，需要利用纤芯直径渐变的增益光纤。比如，在高功率全光纤振荡器中，为了抑制模式不稳定，一般需要采用纤芯直径和模场面积较小、归一化频率较低的增益光纤来抑制高阶模式的产生，从而提高激光器输出功率；但是，为了抑制非线性效应、提升受激拉曼散射的阈值，需要采用纤芯直径和模场面积较大的增益光纤。
专利“一种纤芯尺寸纵向渐变的增益光纤”(CN201810801515.X)提出一种纤芯尺寸纵向变化的光纤，光纤由五部分组成，第一、三、五部分的纤芯直径均匀不变，第二、四部分是过渡区域。但是由于现有增益光纤都是采用拉丝装置进行拉制，在实际拉制光纤的过程中，通过控制拉丝速度来控制光纤各处的尺寸，实现纤芯尺寸变化的光纤，针对于上述纤芯直径不变处的设计，在实际生产过程中很难控制拉丝机器的转动速度保证中间区域纤芯直径不变，从而实际生产光纤的纤芯尺寸难以达到该专利的要求。
发明内容
针对上述已有技术的不足，本发明提供了一种纤芯尺寸纵向连续渐变的增益光纤，能够简单有效的克服光纤中非线性效应以及模式不稳定效应，同时能够兼顾实际工艺生产设备需要。与专利“一种纤芯尺寸纵向渐变的增益光纤”(CN201810801515.X)不同的是，本发明的增益光纤的内包层尺寸在沿着光纤长度方向上仅分为三部分，用一个中间位置的尺寸连续渐变区域替代专利“一种纤芯尺寸纵向渐变的增益光纤”中的中间的大直径区域及其两端连接的两个尺寸过渡区域和，这种尺寸连续渐变区域更有助于平衡非线性效应和模式不稳定效应。
本发明的技术方案为，一种纤芯尺寸纵向连续渐变的增益光纤，它包括纤芯、内包层和外包层，所述内包层包裹住纤芯，外包层包在内包层外，所述纤芯的横截面外围尺寸沿光纤长度方向先变大后变小，纤芯沿光纤长度方向包括依次连接的第一小尺寸区域、尺寸连续渐变区域、第二小尺寸区域；所述第一小尺寸区域和第二小尺寸区域的横截面外围尺寸不变，所述尺寸连续渐变区域为横截面外围尺寸先逐渐变大再逐渐变小的连续渐变区域；所述尺寸连续渐变区域两端的横截面外围尺寸分别同与之连接的第一小尺寸区域和第二小尺寸区域的横截面外围尺寸相等；所述内包层和外包层横截面的外围尺寸均沿光纤长度方向恒定不变；所述纤芯的折射率大于内包层的折射率，所述内包层的折射率大于外包层的折射率。
进一步的，上述纤芯的横截面形状为圆形、正多边形、椭圆形、半圆形中的一种，但不限于上述形状，比如仿形三角形等；所述内包层的横截面和外包层的横截面外周的形状为圆形、正多边形、椭圆形、半圆形中的一种，但不限于所述形状；比如为为圆形或正八边形，不同形状的横截面形状可以使在纤芯中传输的光束充满整个纤芯空间，增大信号光与掺杂粒子之间的接触机率；纤芯、内包层和外包层三者横截面的几何中心重合。
进一步的，上述纤芯为圆形，纤芯的第一小尺寸区域和第二小尺寸区域的直径相同，沿光纤长度方向恒定且不大于20微米；所述第一小尺寸区域和第二小尺寸区域的数值孔径均沿光纤长度方向恒定不变且在0.03-0.1之间。合适的数值孔径在可以使得在20微米的纤芯中仅支持一到两个模式，从而有效抑制光纤中高阶模的激发与耦合。
进一步的，上述纤芯的尺寸连续渐变区域的直径沿光纤长度方向变化为连续函数，连续函数的一种表现形式可以表示为如下式1)的形式：
其中r表示光纤纤芯半径，z表示光纤长度分布，b为常数。
进一步的，上述尺寸连续渐变区域的两端点处为直径最小值处，中心处的中央位置为直径最大值处；且尺寸连续渐变区域两端的最小直径值不小于与之连接的第一小尺寸区域和第二小尺寸区域的直径，中央位置的最大直径值不小于30微米；所述尺寸连续渐变区域的数值孔径沿光纤长度方向恒定不变且在0.03-0.1之间。通过优化常数b可以实现不同的尺寸连续渐变区域变化，尺寸连续渐变区域变区域一方面可以抑制光纤激光器中受激拉曼散射的发生，另一方面连续变化的直径可以进行模式选择与控制，调整数值孔径使得在光纤激光器中获得所需要的光纤传输模式。
进一步的，本发明中纤芯尺寸连续渐变区域的变化函数可以根据需要进行优化设计提高受激拉曼散射的阈值。根据受激拉曼散射地典型阈值功率估算公式：其中Aeff为增益光纤有效面积，gR是拉曼增益，Leff是光纤的有效长度。Leff等效于增益光纤内部功率纵向分布曲线下方的面积，可以通过参数的改变，得到使得这一面积最小时对应的变化函数。通过进行数值仿真，将光纤沿纵向的变化参数设为一个变量，计算恒定输入条件下的输出激光中的拉曼光功率，对不同的变化参数得到的结果进行比较，选择得到的拉曼功率最小的参数即可实现针对提高受激拉曼散射阈值的光纤设计。
进一步的，上述纤芯采用掺杂离子的材料制作，所述掺杂离子是镱离子、铥离子、铒离子、钬离子中的一种或多种的组合；所述内包层采用掺杂离子的石英材料制作；所述外包层采用聚丙烯酸酯类材料制作。不同掺杂离子可以获得不同的发射波长，根据实际激光器工作波长需要，选择不同的掺杂离子组合。
本发明还提供了上述纤芯尺寸纵向连续渐变的增益光纤在全光纤激光振荡器中的应用，其中，纤芯的第一小尺寸区域和第二小尺寸区域的长度均在1-10m范围内，直径小于20微米，数值孔径小于在0.03-0.08之间；所述尺寸连续渐变区域的长度在1-15m范围内，直径最大值大于30微米，数值孔径在0.03-0.1之间。
本发明通过第一小尺寸区域、二小尺寸区域可以保证仅支持一到两个模式传输，从而提高光纤激光振荡器的模式不稳定阈值，而中间渐变区域由于纤芯尺寸较大，可以有效抑制光纤激光振荡器中的非线性效应，从而有效解决传统光纤激光器中的模式不稳定效应和受激拉曼散射效应对于激光器功率提升的限制。
附图说明
从下面结合附图对本发明实施例的详细描述中，本发明的这些和/或其它方面和优点将变得更加清楚并更容易理解，其中：
图1是本发明一种纤芯尺寸纵向连续渐变增益光纤沿着光纤长度方向结构示意图；
图2是本发明一种纤芯尺寸纵向连续渐变增益光纤用于全光纤激光振荡器的结构示意图。
图3是本发明一种纤芯尺寸纵向连续渐变增益光纤的尺寸连续渐变区域的变化为函数时，在常数b分别取值5、7、8所得的光纤位置与纤芯直径的关系曲线图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
实施例1
一种纤芯尺寸纵向连续渐变的增益光纤，包括纤芯1-1、内包层1-2和外包层1-3，内包层1-2包裹住纤芯1-1，外包层1-3包在内包层1-2外，整体构成增益光纤，其中，纤芯1-1的横截面形状为圆形、正多边形、椭圆形、半圆形中的一种；所述内包层1-2和外包层1-3的横截面外周形状为圆形、正多边形、椭圆形、半圆形中的一种，纤芯1-1、内包层1-2和外包层1-3三者横截面形状的几何中心重合；内包层1-2的横截面形态及横截面外围尺寸沿光纤长度方向恒定不变，外包层1-3横截面形态及横截面外围尺寸沿光纤长度方向恒定不变，纤芯1-1的横截面外围尺寸沿沿光纤长度方向先变大再变小，且为连续渐变，它包括沿光纤长度方向横截面外围恒定的第一小尺寸区域1-4和第二小尺寸区域1-6，以及沿光纤长度方向横截面外围尺寸的连续地先变大再变小的一个尺寸连续渐变区域1-5；第一小尺寸区域1-4、尺寸连续渐变区域1-5和第二小尺寸区域1-6依次连接，形成纤芯1-1的尺寸沿光纤长度方向先变大后变小的增益光纤；所述纤芯1-1的折射率大于内包层1-2的折射率，所述内包层1-2的折射率大于外包层1-3的折射率。
在根据实际应用的设计中，优选设计纤芯1-1的横截面为圆形，纤芯1-1的第一小尺寸区域1-4、和第二小尺寸区域1-6的直径相同，沿光纤长度方向恒定且不大于20微米，其数值孔径均沿光纤长度方向恒定不变且在0.03-0.1之间；尺寸连续渐变区域1-5的直径沿光纤长度方向先变大后变小，其两端点为直径取值的最小处，渐变区域中央为直径的最大值；且两端的最小直径不小于与之连接的所述第一小尺寸区域1-4、和第二小尺寸区域1-6的直径，其中央的最大直径不小于30微米；尺寸连续渐变区域1-5的数值孔径沿光纤长度方向恒定不变且在0.03-0.1之间；纤芯采用掺杂离子的材料制作，所述掺杂离子是镱离子、铥离子、铒离子、钬离子中的一种或多种；纤芯每个单独区域的数值孔径相同，即第一小尺寸区域1-4、和第二小尺寸区域1-6每一处的数值孔径相同、尺寸连续渐变区域1-5内的每一处的数值孔径相同；当然，而上述区域内的数值孔径根据应用需求，可以相同，也可以不同。
尺寸连续渐变区域1-5的直径沿光纤长度方向的变化是连续的，可以用一个连续函数表示，其中一种函数形式可以表示为如下形式：
其中r表示光纤纤芯半径，z表示光纤长度分布，b为常数。当b取几个特殊值时的曲线图3所示。
光纤的制造可以利用现有的光纤制作技术，先制作出常规均匀的掺杂预制棒，在拉制过程中控制拉丝速度来控制光纤各处的尺寸，实现尺寸渐变的光纤。在拉制渐变区域时，拉丝速度的改变是连续渐变的，其变化的方式决定了渐变区域的尺寸变化方式。增益光纤的吸收系数沿纵向是一个恒定值，参数的可测量性较好，实际应用当中的可实施性较好。设计制造前可以优化渐变区域，来提高受激拉曼散射阈值或者模式不稳定阈值，满足多样化的应用需求。
实施例2
一种纤芯尺寸纵向连续渐变增益光纤用于全光纤激光振荡器的结构示意图，其结构如图2所示，其中包括纤芯尺寸纵向连续渐变增益光纤1、高反射光纤光栅2、低反射光纤光栅3、光纤耦合半导体激光器4、泵浦合束器5、信号传能光纤6、泵浦传能光纤7、包层光滤除器8、光纤端帽9；其中泵浦合束器5包括一个或多个泵浦输入臂、一个信号输出臂；高反射光纤光栅2、纤芯尺寸纵向渐变增益光纤1、低反射光纤光栅3依次通过信号传能光纤6连接构成光纤激光谐振腔，光纤耦合半导体激光器4输出激光经过泵浦传能光纤7注入泵浦合束器5的泵浦臂；泵浦合束器5输出的泵浦光通过信号传能光纤6注入到光纤激光谐振腔中；谐振腔输出激光经过包层光滤除器8后，由光纤端帽9扩束输出；其中的纤芯尺寸纵向渐变增益光纤1使用实施例1中的纤芯直径纵向连续渐变增益光纤，其中，纤芯1-1的第一小尺寸区域1-4和第二小尺寸区域1-6的直径相同，沿光纤长度方向恒定且不大于20微米，优选不大于15微米，其数值孔径均沿光纤长度方向恒定不变且在0.03-0.1之间，优选0.06，其长度1-10m；纤芯1-1的尺寸连续渐变区域1-5中央的最大直径不小于30微米，其数值孔径沿光纤长度方向恒定不变且在0.03-0.1之间，优选0.065，其长度1-15m；且上述每个单独区域内的数值孔径相同，每个单独区域采用掺杂离子种类相同的材料制作，其中掺杂离子是镱离子、铥离子、铒离子、钬离子中的一种或多种。由此，第一小尺寸区域1-4和第二小尺寸区域1-6、尺寸连续渐变区域1-5的直径和数值孔径决定的归一化频率不同，其中第一小尺寸区域1-4和第二小尺寸区域1-6的归一化频率小于3.8，尺寸连续渐变区域1-5的归一化频率不小于小直径区域第一小尺寸区域1-4和第二小尺寸区域1-6的归一化频率。
由于本实施例的振荡器使用了实施例1中的纤芯尺寸纵向连续渐变增益光纤，其第一小尺寸区域1-4和第二小尺寸区域1-6一般支持不到2个光纤模式、有利于模式不稳定的抑制，尺寸连续渐变区域1-5纤芯直径和模场面积较大、可以提高受激拉曼散射的阈值；它能够同时兼顾模式不稳定抑制和受激拉曼散射的抑制，突破纤芯尺寸沿光纤长度恒定不变光纤激光振荡器中的功率限制，在提高全光纤激光振荡器的输出功率的同时保持良好的光束质量。
当然，在其他应用中，上述纤芯1-1的每个单独区域内的数值孔径可以不同，同是小尺寸区域的第一小尺寸区域1-4和第二小尺寸区域1-6的直径和长度也可以不同，尺寸连续渐变区域1-5最大位置不一定位于区域中央，总体上满足直径先变大再变小即可。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种纤芯尺寸纵向连续渐变的增益光纤，它包括纤芯(1-1)、内包层(1-2)和外包层(1-3)，所述内包层(1-2)包裹住纤芯(1-1)，外包层(1-3)包在内包层(1-2)外，其特征在于，
所述纤芯(1-1)横截面的外围尺寸沿光纤长度方向先变大后变小，纤芯(1-1)沿光纤长度方向包括依次连接的第一小尺寸区域(1-4)、尺寸连续渐变区域(1-5)、第二小尺寸区域(1-6)；所述第一小尺寸区域(1-4)和第二小尺寸区域(1-6)横截面的外围尺寸沿光纤长度方向不变，所述尺寸连续渐变区域(1-5)为横截面外围尺寸沿光纤长度方向先逐渐变大再逐渐变小的连续渐变区域；所述尺寸连续渐变区域(1-5)两端的横截面外围尺寸分别同与之连接的第一小尺寸区域(1-4)和第二小尺寸区域(1-6)的横截面外围尺寸相等；
所述内包层(1-2)和外包层(1-3)横截面的外围尺寸均沿光纤长度方向恒定不变；所述纤芯(1-1)的折射率大于内包层(1-2)的折射率，所述内包层(1-2)的折射率大于外包层(1-3)的折射率；
所述纤芯(1-1)横截面的形状为圆形、正多边形、椭圆形、半圆形中的一种；
所述内包层(1-2)的横截面和外包层(1-3)横截面外周的形状为圆形、正多边形形、椭圆形形、半圆形形中的一种；
纤芯(1-1)、内包层(1-2)和外包层(1-3)三者横截面的几何中心重合；
所述纤芯(1-1)为圆形，纤芯(1-1)的第一小尺寸区域(1-4)和第二小尺寸区域(1-6)的直径相同，沿光纤长度方向恒定且不大于20微米；所述第一小尺寸区域(1-4)和第二小尺寸区域(1-6)的数值孔径均沿光纤长度方向恒定不变且在0.03-0.1之间；
所述纤芯(1-1)的尺寸连续渐变区域(1-5)的直径沿光纤长度方向的变化为连续函数；
所述连续函数的一个表现形式如下式1)所示：
其中r表示光纤纤芯半径，z表示光纤长度分布，b为常数。
2.如权利要求1所述的纤芯尺寸纵向渐变的增益光纤，其特征在于，所述尺寸连续渐变区域(1-5)的两个端点处为直径最小值处，中央位置处为直径最大值处；且尺寸连续渐变区域(1-5)两端的最小直径值不小于与之连接的第一小尺寸区域(1-4)和第二小尺寸区域(1-6)的直径，中央位置的最大直径值不小于30微米；所述尺寸连续渐变区域(1-5)的数值孔径沿光纤长度方向恒定不变且在0.03-0.1之间。
3.如权利要求1所述的纤芯尺寸纵向渐变的增益光纤，其特征在于，所述纤芯(1-1)的第一小尺寸区域(1-4)、尺寸连续渐变区域(1-5)、第二小尺寸区域(1-6)的数值孔径相同。
4.如权利要求1所述的纤芯尺寸纵向连续渐变的增益光纤，其特征在于，所述纤芯(1-1)采用掺杂离子的材料制作，所述掺杂离子是镱离子、铥离子、铒离子、钬离子中的一种或多种的组合；所述内包层(1-2)采用掺杂离子的石英材料制作；所述外包层(1-3)采用聚丙烯酸酯类材料制作。
5.如权利要求1-4中任一权利要求所述的纤芯尺寸纵向连续渐变的增益光纤应用于全光纤激光振荡器，其特征在于，所述纤芯(1-1)的第一小尺寸区域(1-4)和第二小尺寸区域(1-6)的长度均在1-10m范围内，直径小于20微米，数值孔径小于在0.03-0.08之间；所述尺寸连续渐变区域(1-5)的长度在1-15m范围内，直径最大值大于30微米，数值孔径在0.03-0.1之间。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910412399.7A CN110007395B (zh) | 2019-05-17 | 2019-05-17 | 一种纤芯尺寸纵向连续渐变的增益光纤 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910412399.7A CN110007395B (zh) | 2019-05-17 | 2019-05-17 | 一种纤芯尺寸纵向连续渐变的增益光纤 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110007395A CN110007395A (zh) | 2019-07-12 |
| CN110007395B true CN110007395B (zh) | 2024-01-26 |
Family
ID=67177284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910412399.7A Active CN110007395B (zh) | 2019-05-17 | 2019-05-17 | 一种纤芯尺寸纵向连续渐变的增益光纤 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110007395B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9088131B1 (en) * | 2011-12-19 | 2015-07-21 | Ipg Photonics Corporation | High power single mode fiber pump laser systems at 980 nm |
| US9484706B1 (en) * | 2012-06-12 | 2016-11-01 | Nlight, Inc. | Tapered core fiber manufacturing methods |
| CN108614323A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-10-02 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种纤芯尺寸纵向渐变的增益光纤 |
| CN108683064A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-10-19 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种基于纤芯尺寸纵向渐变增益光纤的全光纤激光振荡器 |
| CN209961946U (zh) * | 2019-05-17 | 2020-01-17 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种纤芯尺寸纵向连续渐变的增益光纤 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8320039B2 (en) * | 2010-04-16 | 2012-11-27 | LGS Innovations LLC | Cladding-pumped optical amplifier having reduced susceptibility to spurious lasing |
-
2019
- 2019-05-17 CN CN201910412399.7A patent/CN110007395B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9088131B1 (en) * | 2011-12-19 | 2015-07-21 | Ipg Photonics Corporation | High power single mode fiber pump laser systems at 980 nm |
| US9484706B1 (en) * | 2012-06-12 | 2016-11-01 | Nlight, Inc. | Tapered core fiber manufacturing methods |
| CN108614323A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-10-02 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种纤芯尺寸纵向渐变的增益光纤 |
| CN108683064A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-10-19 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种基于纤芯尺寸纵向渐变增益光纤的全光纤激光振荡器 |
| CN209961946U (zh) * | 2019-05-17 | 2020-01-17 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种纤芯尺寸纵向连续渐变的增益光纤 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Double clad tapered fiber for high power applications;V. Filippov.et.al;OPTICS EXPRESS;第16卷(第3期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110007395A (zh) | 2019-07-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6192179B1 (en) | Distributed resonant ring fiber filter | |
| CN108683064B (zh) | 一种基于纤芯尺寸纵向渐变增益光纤的全光纤激光振荡器 | |
| US6118575A (en) | Optical fiber gain medium with evanescent filtering | |
| JP5390524B2 (ja) | アクティブ光ファイバ及びアクティブ光ファイバを作成する方法 | |
| US7809224B2 (en) | Composite waveguide | |
| US8035891B2 (en) | Photonic bandgap fiber | |
| JP5977215B2 (ja) | シングルモード動作を維持したままクラッド吸収を増加させたダブルクラッドの利得をもたらすファイバ | |
| US6480659B1 (en) | Optic fiber structure for efficient use of optical pump energy in three-level rare-earth doped fiber laser | |
| US6483974B1 (en) | Optical fiber with improved cross-sectional profile and optical gain media using same | |
| EP2090910A1 (en) | Photonic band gap fiber | |
| JP4959314B2 (ja) | 希土類ドープ大モードエリア・マルチモード光ファイバおよびそれを使ったデバイス | |
| CN209961946U (zh) | 一种纤芯尺寸纵向连续渐变的增益光纤 | |
| CN108614323B (zh) | 一种纤芯尺寸纵向渐变的增益光纤 | |
| CN110007395B (zh) | 一种纤芯尺寸纵向连续渐变的增益光纤 | |
| CN111129923A (zh) | 一种单频、单偏振的光纤分布式反馈激光器 | |
| JPH0563259A (ja) | 光フアイバ増幅器 | |
| CN209709373U (zh) | 基于纤芯包层尺寸连续渐变纺锤形增益光纤的激光振荡器 | |
| CN110007393B (zh) | 一种纤芯包层尺寸纵向连续渐变的纺锤形增益光纤 | |
| CN208569093U (zh) | 一种纤芯尺寸纵向渐变的增益光纤 | |
| CN110109220B (zh) | 一种纤芯包层尺寸纵向分区域渐变的纺锤形增益光纤 | |
| CN110011171B (zh) | 基于纤芯包层尺寸分段渐变纺锤形增益光纤的激光振荡器 | |
| CN109994920B (zh) | 基于纤芯包层尺寸连续渐变纺锤形增益光纤的激光振荡器 | |
| US11656402B2 (en) | Optical fiber and laser device | |
| CN112968347A (zh) | 抑制受激拉曼散射的方法、高功率光纤激光器及全固态微结构光纤 | |
| KR20140080459A (ko) | 삼중 피복 단일 모드 광섬유 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |