[发明专利]一种大芯径弯曲不敏感传能光纤

说明书

技术领域

本发明涉及一种大芯径弯曲不敏感传能光纤，该光纤能承载高能激光传输，具有良好的弯曲不敏感性能和优良的传输效率，属于光纤能量传输技术领域。

背景技术

大芯径多模传能光纤可以在三维复杂空间内灵活安全的传输较高的激光能量，能将高功率激光传送到特定的位置，起到简化光路系统和提升激光系统应用工作平台灵活性的作用，已被广泛的应用于军事、激光加工、医疗、传感、照明等众多领域。

现有技术中，常规的大芯径传能光纤主要分为两种结构，一种为阶跃型折射率剖面结构，另一种为渐变型折射率剖面结构，两种结构的大芯径光纤均能起到传输高能激光的作用，但在实际应用中，由于渐变型折射率剖面光纤在传输中具有自聚焦效应，在激光加工、医疗、传感等实际使用中相对阶跃型折射率剖面光纤会更有优势。

目前还有一种传能光纤是通过在光纤的表面涂上一层低折射率涂料，从而使这种光纤达到高的数值孔径，增加纤芯的接受角度，起到传输能量和简化光路系统的作用。如中国专利CN102721998A就是采用这种方式，这种传能光纤能够提供方便高效的耦合操作，但缺点是低折射率涂料的成本较高，而且在相同的环境条件下，传输较高能量时涂层容易发热，从而引起低折射率涂层的软化甚至烧损而导致光纤失效，并且此种结构光纤的弯曲不敏感性能也较差。

此外，由于光在光纤中传输时，其光束质量因子M²随光纤的芯径大小呈指数变化，而且经芯径和数值孔径一定的光纤传输后，其光束质量因子M²最大值和光纤芯径和数值孔径角有关，而我们在使用时，光纤将会不可避免的有不同程度的弯曲，当光纤长期承受大的弯曲应力，光纤的使用寿命必然减短，传输性能指标也会下降，为此，需要光纤具有一定的抗弯特性，来满足不同场合的需要。

发明内容

为方便介绍本发明内容，定义部分术语：

石英衬管：管状的基底管，其内壁承载PCVD化学反应的玻璃态氧化沉积物；

芯层：居于光纤横截面的中心部分，是光纤的主要导光的区域；

内包层：光纤截面中紧邻芯层的环形区域；

外包层：光纤横截面中紧邻中间包层的环形区域；

相对折射率差：

Δ%=ni2-n022ni2*100%≈ni-n0n0*100%]]>

数值孔径：

NA=n0*2Δ]]>

其中n_i为不同沉积层所对应的折射率，n₀为纯SiO₂的折射率

幂指数折射率分布剖面：满足下面幂指数函数的折射率分布形态，其中n₁为光纤轴心的折射率；r为离开光纤轴心的距离；a为光纤芯半径；α为分布幂指数；Δ为芯/包相对折射率差；