RU181207U1 - Активный волоконный световод с двойной оболочкой и сердцевиной переменного сечения - Google Patents
Активный волоконный световод с двойной оболочкой и сердцевиной переменного сечения Download PDFInfo
- Publication number
- RU181207U1 RU181207U1 RU2018107285U RU2018107285U RU181207U1 RU 181207 U1 RU181207 U1 RU 181207U1 RU 2018107285 U RU2018107285 U RU 2018107285U RU 2018107285 U RU2018107285 U RU 2018107285U RU 181207 U1 RU181207 U1 RU 181207U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- refractive index
- core
- fiber
- shell
- length
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
- C03B37/025—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
- C03B37/027—Fibres composed of different sorts of glass, e.g. glass optical fibres
- C03B37/02763—Fibres having axial variations, e.g. axially varying diameter, material or optical properties
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к световодам. Активный волоконный световод содержит двойную оболочку и сердцевину переменного сечения. Сердцевина имеет первый показатель преломления, причем сердцевина легирована, в том числе и активными добавками. Сердцевина служит для распространения, усиления и генерации лазерного излучения. Внутренний слой оболочки имеет второй показатель преломления и служит для распространения излучения накачки. Второй показатель преломления меньше указанного первого показателя преломления. Внешний отражающий слой оболочки расположен вокруг внутреннего слоя оболочки и имеет третий показатель преломления. Третий показатель преломления меньше, чем второй показатель преломления. Диаметр сердцевины и толщина внутренней оболочки изменяются постепенно по длине световода, образуя требуемый продольный профиль сердцевины. При этом внутренний и внешний отражающий слои оболочки выполнены с постоянным наружным диаметром. Технический результат заключается в обеспечении равномерного по длине коэффициента усиления и оптимизации распределения по длине световода коэффициента поглощения и апертуры, в обеспечении возможности равноэффективной накачки с обоих торцов световода и упрощении процесса нанесения на активный волоконный световод покрытий. 1 ил.
Description
Полезная модель относится к оптическим элементам, а именно, к световодам на основе оптического волокна с многослойной сердцевиной или оболочкой, и может быть использована в волоконных лазерах и усилителях, получивших широкое распространение во многих областях промышленности, медицины и науки.
Известен, выбранный в качестве прототипа, активный волоконный световод (патент US 8433168 В2; МПК: G02B 6/036; 30.04.2013). Световод (точнее, секция такого световода) содержит сердцевину с первым показателем преломления, причем сердцевина является активной, внутренний слой оболочки со вторым показателем преломления для распространения излучения накачки, причем упомянутый второй показатель преломления меньше указанного первого показателя преломления и внешний слой оболочки с третьим показателем преломления вокруг упомянутого внутреннего слоя оболочки, причем упомянутый третий показатель преломления меньше, чем второй показатель преломления. Диаметр сердцевины и толщина внутренней оболочки изменяются постепенно по длине активного волоконного световода, образуя конический продольный профиль, обеспечивающий непрерывный процесс преобразования по длине участка волокна и конической сердцевины, поддерживающий многомодовую работу на более толстом конце секции волокна. Конический продольный профиль активного волоконного световода выбирается из группы профилей, включающей профиль, соответствующий степенной функции, экспоненциальный профиль и сочетание этих профилей.
Недостатками данного активного волоконного световода являются значительно меняющийся по длине внешний диаметр световода, который существенно усложняет процесс нанесения на него светоотражающего и защитного покрытия, в том числе и покрытия из металла, а также требует применения специальных низкоаппертурных источников накачки и исключает обеспечение равноэффективной накачки с обоих торцов световода. Также, различие диаметров на торцах волокна затрудняет его согласование с другими волокнами устройств. Кроме того, по причине постоянного по длине световода соотношения диаметров оболочки и сердцевины, удельный коэффициент поглощения излучения накачки данного световода также постоянен по длине световода, поэтому без принятия специальных дополнительных мер, коэффициент усиления в части световода с большим диаметром будет существенно меньше, чем в части световода с меньшим диаметром.
Технический результат, достигаемый заявленной полезной моделью, заключается в обеспечении равномерного по длине коэффициента усиления и оптимизации таких параметров, как распределение по длине световода коэффициента поглощения и апертуры накачки и обеспечение возможности равноэффективной накачки с обоих торцов световода, в упрощении процесса нанесения на активный волоконный световод светоотражающего и защитного покрытия, в том числе и покрытия из металла для его использования в условиях агрессивной среды.
Технический результат достигается тем, что активный волоконный световод с двойной оболочкой и сердцевиной переменного сечения, содержащий сердцевину с первым показателем преломления, внутренний слой оболочки со вторым показателем преломления для распространения излучения накачки, причем второй показатель преломления меньше указанного первого показателя преломления и внешний отражающий слой оболочки с третьим показателем преломления вокруг внутреннего слоя оболочки, причем упомянутый третий показатель преломления меньше, чем второй показатель преломления. При этом сердцевина легирована, в том числе и активными добавками, и служит для распространения, генерации и усиления лазерного излучения. Диаметр сердцевины и толщина внутренней оболочки изменяются постепенно по длине световода, образуя требуемый для одномодового режима продольный профиль сердцевины. При этом внутренний и внешний слои оболочки выполнены с постоянным наружным диаметром.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 представлена секция заявляемого волоконного световода с двойной оболочкой и сердцевиной переменного сечения, где: 1 - сердцевина световода, 2 - внутренний слой оболочки, 3 - внешний отражающий слой оболочки. Защитная оболочка световода на рисунке не показана. На рисунке показан, как один из вариантов, световод с коническим продольным профилем сердцевины.
Как представлено на рисунке, активный волоконный световод содержит сердцевину световода 1 с первым показателем преломления. При этом сердцевина легирована активными добавками и служит для распространения, усиления и генерации лазерного излучения. Внутренний слой оболочки 2 световода имеет второй показатель преломления и служит для распространения излучения накачки, причем второй показатель преломления меньше указанного первого показателя преломления. Внешний отражающий слой оболочки 3 с третьим показателем преломления выполнен вокруг внутреннего слоя оболочки, причем третий показатель преломления меньше, чем второй показатель преломления.
Как показано на рисунке, диаметр сердцевины световода 1 и толщина внутреннего слоя оболочки 2 изменяются постепенно по длине световода. На рисунке показан, как пример, световод с коническим продольным профилем сердцевины. При этом понятно, что продольный профиль сердцевины может быть выбран из различных групп профилей, включающих, в том числе, группы профилей, соответствующие степенной функции, экспоненциальный профиль, сочетание этих профилей и т.д. Внутренний слой 2 и внешний отражающий слой 3 оболочки выполнены с постоянным наружным диаметром.
ПРИМЕР ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
На специализированной установке для вытяжки волоконных световодов был изготовлен активный волоконный световод с двойной оболочкой и сердцевиной переменного сечения. Сердцевина легирована, в том числе ионами иттербия. Первый внутренний слой оболочки изготовлен из нелегированного кварцевого стекла марки Heraeus F-300, его диаметр поддерживался равным 400 мкм. Второй отражающий слой оболочки был получен путем полимеризации ультрафиолетовым светом жидкой полимерной композиции Luvantix EFIRON PC-373LD. Композит наносился на световод слоем толщиной около 50 мкм стандартным апликатором открытого типа с фильерой диаметром 600 мкм и отверждался лампой Phoseon FireEdge FE200 непосредственно во время вытяжки. Внешний диаметр полученного волоконного световода составил 500 мкм, диаметр внутренней отражающей оболочки (по кварцу) получился около 400 мкм, диаметр сердцевины на толстом конце - 50 мкм и на тонком - 14 мкм, что соответствовало одномодовому режиму распространения излучения. Длина полученного волоконного световода составила 10 метров, кратность изменения площади поперечного сечения сердцевины более 10, профиль диаметра сердцевины близок к адиабатическому. Поглощение излучения накачки 980 нм более 25 дб.
Конструктивные особенности заявляемого активного волоконного световода обеспечивают возможность осуществления равноэффективной накачки с обеих торцов световода, поскольку, в отличие от прототипа, полученный световод по оптическим и геометрическим параметрам с обоих концов полностью согласован с типичными промышленными накачными устройствами. При этом выполнение внутреннего слоя и внешнего отражающего слоя оболочки с постоянным наружным диаметром исключает увеличение угла расходимости или апертуры при распространении излучения накачки и, как следствие, позволяет максимально снизить потери на высвечивание, При этом, поскольку коэффициент поглощения излучения накачки так же, как и удельный объем активной сердцевины, изменяется по длине световода пропорционально площади поперечного сечения сердцевины, достигается более равномерный по длине коэффициент усиления. Постоянство по длине внешнего диаметра световода позволяет также упростить процесс нанесения на активный волоконный световод светоотражающего и защитного покрытия, в том числе и покрытия из металла.
Таким образом, существенные признаки данной полезной модели позволяют в полной мере обеспечить достижение заявленного технического результата.
Claims (1)
- Активный волоконный световод с двойной оболочкой и сердцевиной переменного сечения, содержащий сердцевину с первым показателем преломления, причем сердцевина легирована, в том числе и активными добавками, и служит для распространения, усиления и генерации лазерного излучения, внутренний слой оболочки со вторым показателем преломления для распространения излучения накачки, причем второй показатель преломления меньше указанного первого показателя преломления, и внешний отражающий слой оболочки с третьим показателем преломления вокруг внутреннего слоя оболочки, причем упомянутый третий показатель преломления меньше, чем второй показатель преломления, а диаметр сердцевины и толщина внутренней оболочки изменяются постепенно по длине световода, образуя требуемый продольный профиль сердцевины, отличающийся тем, что внутренний и внешний слои оболочки выполнены с постоянным наружным диаметром.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018107285U RU181207U1 (ru) | 2018-02-28 | 2018-02-28 | Активный волоконный световод с двойной оболочкой и сердцевиной переменного сечения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018107285U RU181207U1 (ru) | 2018-02-28 | 2018-02-28 | Активный волоконный световод с двойной оболочкой и сердцевиной переменного сечения |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU181207U1 true RU181207U1 (ru) | 2018-07-06 |
Family
ID=62813532
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018107285U RU181207U1 (ru) | 2018-02-28 | 2018-02-28 | Активный волоконный световод с двойной оболочкой и сердцевиной переменного сечения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU181207U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2803143C1 (ru) * | 2020-05-29 | 2023-09-07 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Тэйпер Лайт" | Активный волоконный световод с изменяющейся площадью поперечного сечения, способ его изготовления (варианты) и усилитель оптического сигнала на его основе |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005059599A2 (en) * | 2003-12-18 | 2005-06-30 | Chiral Photonics, Inc. | Optical fiber coupler with low loss and high coupling coefficient and method of fabrication thereof |
EP2555029A2 (en) * | 2011-08-03 | 2013-02-06 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Waveguide and connecting element |
US8433168B2 (en) * | 2007-10-03 | 2013-04-30 | Optoelectronics Research Center, Tampere University Of Technology | Active optical fiber and method for fabricating an active optical fiber |
US9857536B2 (en) * | 2008-07-14 | 2018-01-02 | Chiral Photonics, Inc. | Optical component assembly for use with an optical device |
-
2018
- 2018-02-28 RU RU2018107285U patent/RU181207U1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005059599A2 (en) * | 2003-12-18 | 2005-06-30 | Chiral Photonics, Inc. | Optical fiber coupler with low loss and high coupling coefficient and method of fabrication thereof |
US8433168B2 (en) * | 2007-10-03 | 2013-04-30 | Optoelectronics Research Center, Tampere University Of Technology | Active optical fiber and method for fabricating an active optical fiber |
US9857536B2 (en) * | 2008-07-14 | 2018-01-02 | Chiral Photonics, Inc. | Optical component assembly for use with an optical device |
EP2555029A2 (en) * | 2011-08-03 | 2013-02-06 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Waveguide and connecting element |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2803143C1 (ru) * | 2020-05-29 | 2023-09-07 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Тэйпер Лайт" | Активный волоконный световод с изменяющейся площадью поперечного сечения, способ его изготовления (варианты) и усилитель оптического сигнала на его основе |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7107840B2 (ja) | 中空コア光ファイバおよびレーザシステム | |
CN104185804B (zh) | 用于掺铒放大器的少模光纤以及使用该光纤的放大器 | |
Kotov et al. | 75 W 40% efficiency single-mode all-fiber erbium-doped laser cladding pumped at 976 nm | |
JP2020074032A (ja) | 高温ロード工程による微細構造ファイバの寿命延長および性能改善 | |
US9645310B2 (en) | Single large mode cladding amplification in active double-clad fibers | |
CN110073557A (zh) | 串联泵浦光纤放大器 | |
WO2005091029A2 (en) | Optical coupler devices, methods of their production and use | |
EP2965390B1 (en) | Ultra high power single mode fiber laser system with non-uniformly configured fiber-to fiber rod multimode amplifier | |
WO2008076162A2 (en) | Large mode area fiber for low-loss transmission and amplification of single mode lasers | |
Kerttula et al. | Principles and performance of tapered fiber lasers: from uniform to flared geometry | |
JP6560789B2 (ja) | モジュール型光ファイバ照明システム | |
JPH055813A (ja) | 実質的にモード構造を保持して高出力レーザー放射線を伝送する可撓性グレーデツド型光フアイバー | |
GB2596483A (en) | Fiber laser pump reflector | |
JP2017510832A (ja) | マルチモード光ファイバの設計及び製造 | |
KR20150142920A (ko) | 펌프 광 제거기 및 그 제조 방법 | |
RU181207U1 (ru) | Активный волоконный световод с двойной оболочкой и сердцевиной переменного сечения | |
FI94185C (fi) | Valoaaltojohdin | |
DK2260549T3 (en) | HIGH POWER LASER FIBER SYSTEM | |
Hongo et al. | Fabrication of dielectric-coated silver hollow glass waveguides for the infrared by liquid-flow coating method | |
ES2909898T3 (es) | Fibra óptica multimodo para aplicaciones de potencia en fibra | |
JP2016167072A (ja) | 光カプラ、レーザ装置、及びテーパファイバ | |
Wakabayashi et al. | Optical coupling characteristics of graded-index type photonic crystal fiber collimator depending on air hole diameter ratio to pitch | |
EP3617760A1 (en) | Combiner and laser device | |
Terai et al. | Core Diameter Dependence of Loss Characteristics in Anti-Resonant Hollow Core Fibers | |
Palodiya et al. | Design and parametric study of depressed core optical fiber |