[发明专利]一种多包层石英光纤的结构

说明书

本发明涉及一种多包层石英光纤的结构，该多包层石英光纤包括纤芯，内包层、外包玻璃层和涂敷层，拉制短光纤时，也可以不要涂敷层。与传统多包层石英光纤相比，该光纤分别将纤芯及内包层的折射率进行了一定的提高，并将传统外包层低折射率的涂覆胶包层替换为无掺杂的纯石英玻璃包层或掺氟、硼等的石英玻璃包层。该发明使得该种光纤在拉丝工艺上更加简捷，在抗老化和热传导等性能上更加优越，更适合高功率、高能量光纤激光器。

技术领域

本发明涉及石英光纤技术领域，特别是一种多包层石英光纤的结构。

背景技术

稀土离子掺杂光纤激光器具有结构紧凑稳定、良好的散热性能，极好的模式性能和光束质量，吸引了世界各地科研院所的研究和关注，被认为是极具潜力的大功率高亮度激光器增益介质，在诸多领域都具有广泛的应用价值。

随着半导体激光器(LD)的不断发展，为光纤激光器提供了有效的泵浦源，使得光纤的输出功率不断地提高。传统的高功率光纤激光器的双包层光纤结构是由稀土掺杂的芯层，纯石英玻璃的内包层、低折射率的有机涂覆胶层和有机涂覆胶的外包层所组成。低折射率的有机涂覆胶层的功能主要是增加内包层的数值孔径，以利于泵浦光耦合进入纤芯。在功率不是很高的情况下这种胶可以满足使用条件，但当功率上升到一定程度时就会出现诸多问题。首先当功率较高时，光纤中光的强度包括紫外-可见发光上转换发光的强度会急剧上升，光纤的温度也会升高，同时这种涂覆胶的导热性能较差，光纤的温度也会升高。光纤在高功率状态下长时间工作后低折射率胶会逐渐老化、脱胶，导致光纤激光器的使用寿命大大降低；同时光纤的发热量更大，低折射率胶的散热差会导致光纤在高功率状态下产生模式不稳定现象。

发明内容

本发明针对上述现有石英光纤结构中存在的问题，提供了一种多包层石英光纤的结构，用于高功率光纤激光器。通过离子掺杂的方式将Al和稀土及过渡金属等发光活性离子掺入石英中制成光纤的纤芯，同样通过离子掺杂的方式将非发光活性离子掺入石英中制成光纤的内包层，使纤芯和内包层二者的折射率比纯石英玻璃都有一定的提高，重要的是将传统外包层低折射率的涂覆胶包层替换为无掺杂的纯石英包层或掺氟、硼的石英包层玻璃，形成石英玻璃外包层。

本发明的技术解决方案如下：

一种多包层石英光纤的结构，由内至外依次包括纤芯、内包层和外包玻璃层，所述的纤芯的横截面为圆形，所述的内包层的横截面为六边形，所述的外包玻璃层的横截面为圆形；

所述的纤芯的折射率为n₁，由发光活性离子掺杂石英玻璃制成，其掺杂的离子为Al和稀土发光活性离子，或者过渡金属发光活性离子，该纤芯折射率n₁比纯石英玻璃折射率高，且在633nm处的折射率值为1.46-1.48；

所述的内包层的折射率为n₂，由非发光活性离子掺杂石英玻璃制成，该内包层折射率n₂在633nm处的折射率值为1.46-1.48；

所述的外包玻璃层的折射率为n₃，由纯石英玻璃、掺F的石英玻璃、掺B的石英玻璃或者掺F和B的石英玻璃制成，该外包玻璃层折射率n₃在633nm处的折射率值为1.44-1.46；

所述的纤芯折射率n₁≥内包层折射率n₂＞外包玻璃层折射率n₃，且纤芯数值孔径NA₁在0～0.24，内包层数值孔径NA₂在0.1～0.34。

在所述的外包玻璃层外还设有涂敷层。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1)光纤在拉丝过程中不需要涂敷低折射率的有机涂层，使得该光纤在拉丝工艺上更加简捷；