[发明专利]一种大模场面积全固体光纤及其制造方法

权利要求书

1.一种大模场面积全固体光纤，包括芯区和包层区，芯区位于光纤正中心，芯区由纯石英或掺氟的石英玻璃组成，掺氟浓度满足：0≤（n_石英－n_掺氟石英）/n_石英<0.05％，这里n_石英为纯石英玻璃的折射率，n_掺氟石英为纤芯掺氟石英玻璃的折射率；所述芯区直径D_core为17μm～120μm，其中掺氟区直径d_掺氟石英不大于0.8D_core；

所述的包层区以纯二氧化硅玻璃为背景材料，包含有2～5层的周期性密堆积排列的掺杂单元，每个掺杂单元由掺杂石英棒组成；所述第一层掺杂单元由紧靠芯区的12根掺杂石英棒构成，其中包括6根复合掺杂石英棒和6根掺氟石英棒，6根复合掺杂石英棒和6根掺氟石英棒间隔交错布设在一个六边形的边角位上；

所述的第二层及以外层的掺杂单元均由掺氟石英棒构成，所有的掺杂石英棒直径相同，且任意两掺杂石英棒之间的节距Λ（即任意相邻两个掺杂石英棒中心之间的间距）相等且大于或等于3μm；光纤最外层为纯石英玻璃组成的外包层。

2.按权利要求1所述的大模场面积全固体光纤，其特征在于所述的复合掺杂石英棒为芯区掺锗外包掺氟层的复合掺杂石英棒，其折射率剖面呈W型，掺锗芯区的折射率n_h满足（n_h-n_石英）/n_石英>1.5%，外包掺氟层为低折射率下陷区，其折射率n_L满足（n_L-n_石英）/n_石英<-0.3%；掺锗芯区直径d_h与外包掺氟层直径d_l两者之间满足

3.按权利要求1或2所述的大模场面积全固体光纤，其特征在于所述的掺氟石英棒的折射率n_F满足：（n_F-n_石英）/n_石英<-0.1%。

4.按权利要求1所述的大模场面积全固体光纤，其特征在于所述的掺氟石英棒掺氟层直径d与任意两掺杂石英棒之间的节距Λ满足0.6<d/Λ<0.95。

5.按权利要求3所述的大模场面积全固体光纤，其特征在于所述的第一层掺杂单元的6根复合掺杂石英棒和6根掺氟石英棒间隔交错布设在一个正六边形的边角位上，其中6根复合掺杂石英棒分别布设在正六边形与内切圆的相切点处，6根掺氟石英棒分别布设在正六边形的各边相交处。

6.按权利要求1或2所述的大模场面积全固体光纤，其特征在于所述的纯石英玻璃外包层的直径为110μm～1000μm。

7.按权利要求3所述的大模场面积全固体光纤，其特征在于所述的光纤在1.06μm波长上可满足宏弯损耗不大于0.5dB时的最小弯曲半径R_min满足：R_min≈2000D_core。

8.按权利要求1或2所述的大模场面积全固体光纤，其特征在于所述芯区中的掺氟区直径d_掺氟石英不大于0.8D_core。

9.一种大模场面积全固体光纤的制造方法，其特征在于按权利要求1～8所述的任一光纤结构要求，采用PCVD工艺分别制作微掺氟芯棒、复合掺杂石英棒和掺氟石英棒，三种棒的外径控制在0.6～5mm范围，且复合掺杂石英棒和掺氟石英棒的外径相同，

按周期性密堆积排列方式，也即光子晶体光纤的结构排列方式围绕芯棒排布复合掺杂石英棒和掺氟石英棒，并粘接固定，

将上述排列好的结构套入一个尺寸合适的纯石英玻璃套管内，形成光纤预制棒，

将光纤预制棒装夹到光纤拉丝塔上通过常规石英玻璃拉丝工艺拉制出光纤。