[发明专利]圆芯多扇形区外围多扇形纤芯光纤及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种圆芯多扇形区外围多扇形纤芯光纤及其制作方法，属于大功率宽带光纤放大器、激光器、特种光纤领域。

背景技术

掺稀土光纤放大器或激光器采用掺稀土元素(Nd，Sm，Ho，Er，Pr，Tm，Yb等)离子光纤，利用受激辐射机制实现光的直接放大。

每种稀土元素的吸收截面与发射截面都不相同，导致对应光纤的工作波长也不一样。例如，掺钕光纤工作波长为1000-1150nm，1320-1400nm；掺铒光纤工作波长550nm，850nm，980-1000nm，1500-1600nm，1660nm，1720nm，2700nm；掺镱光纤工作波长为970-1040nm；掺钍光纤工作波长为455nm，480nm，803-825nm，1460-1510nm，1700-2015nm，2250-2400nm；掺镨光纤工作波长为490nm，520nm，601-618nm，631-641nm，707-725nm，880-886nm，902-916nm，1060-1110nm，1260-1350nm；掺钬光纤工作波长为550nm，753nm，1380nm，2040-2080nm，2900nm。掺钐光纤工作波长为651nm，

掺不同的玻璃基质的稀土离子，其增益带宽与性质也有差异。例如纯硅光纤玻璃基质的掺铒光纤，其1500nm增益半波谱宽为7.94nm，而铝磷硅光纤玻璃基质的掺铒光纤，其1500nm增益半波谱宽为43.3nm[W.J.Miniscalco.Optical and electronic properties of rare-earth ions in glasses in rare-earth doped fiber lasers and amplifier.New York：Marcel Dekker.2001，pp：17-112]。现有的双包层光纤或者为单掺稀土的，或者为双掺稀土。即使是双掺稀土光纤，也是利用两种掺稀土元素对泵浦源的吸收截面不同，以及两种距离很近的元素能级相互作用，实现一种掺稀土元素吸收泵浦功率，另一种元素受激放大的目的，如铒镱共掺光纤。因此，现有的双包层光纤放大信号带宽通常只有几十nm，当要放大不同的波长信号，且波长间隔超过100nm时，就需要分别配置不同的双包层光纤，再进行信号合并，结构复杂且成本很高。

中国专利号200910236162.4、提出了一种单芯多掺稀土离子区双包层光纤，这种光纤能够实现多波段光信号的放大或为多波段激光的增益介质；然而受到非线性、结构元素和衍射极限的限制，承受的光功率有限，单芯连续波损坏阈值约1W/m²[J.Nilsson，J.K.Sahu，Y.Jeong，W.A.Clarkson，R.Selvas，A.B.Grudinin，and S.U.Alam，”High Power Fiber Lasers：New Developments”，Proceedings of SPIE Vol.4974，50-59(2003)]，其光学损坏危险成为实现大功率单模光纤激光器的一大挑战.除了光学损坏外，由于大功率光产生的热也会损坏光纤，甚至会最终融化纤芯。

多芯光纤激光器实现单模输出，已经得到实现证实。文献中采用的多芯光纤有效模场面积达到465μm²[Vogel，Moritx M，Abdou-Ahmed，Marwan，Voss，Andreas，Graf，Thomas，”Very large mode area single-mode multicore fiber”，Opt.Lett.34(18)，2876-2878(2009)]。然而这种单模激光器采用的多芯光纤，对光纤纤芯的芯径以及相邻纤芯之间的距离需要精确的设计，对光纤纤芯之间的距离的容许误差小，批量生产成品率低。