[发明专利]单模双包层掺镝硫系玻璃光纤及其制备方法

说明书

本发明提供单模双包层掺镝硫系玻璃光纤及其制备方法，该光纤由外包层、内包层和纤芯组成，本发明利用高速旋管法制备外包层管和内包层管，利用熔融淬冷法制备芯棒，并结合多次棒管法制备得到芯包偏心小、界面贴合紧密，表面光滑且圆度良好的单模双包层掺镝硫系玻璃光纤，后期测试得到了中心波长分别在2957和4258nm的中红外光纤荧光光谱，本发明所提供的光纤有望成为一种理想的中红外主动光纤材料；本发明的光纤制备方法解决了现有硫系玻璃光纤的制备所存在的芯包易偏心，芯包尺寸比不易被定量控制，芯包结合面贴合不紧的问题。

技术领域

本发明涉及光纤制备领域，具体涉及一种单模双包层硫系玻璃光纤及其制备方法。

背景技术

比起氧化物和氟化物玻璃，硫系基质玻璃具有更低的最大声子能量(300～450cm^-1)，而低的声子能量有利于降低稀土离子在中红外发光跃迁过程中的多声子驰豫速率，促使中红外发光的产生。迄今为止，硫系玻璃光纤是唯一常温下观察到4μm以上荧光发射的基质。因此，稀土离子掺杂硫系玻璃光纤被认为是最有潜力的中红外光纤激光器和放大器基质材料，其中掺镝硫系玻璃光纤在4微米光纤激光器领域有着重要的应用前景。

目前对于掺镝硫系玻璃光纤，还仅限于裸纤(无结构)方面的报道，而理想的中红外光纤激光器和放大器增益光纤应该为单模双包层结构。

目前对于有结构硫系玻璃光纤的制备还没有标准化的制备方法，一般来说，主要有两种方法：双坩埚法和棒管法。利用双坩埚法可以制备出性能良好的单模硫系光纤，但它一般仅限于制备二元体系的硫系玻璃，如As₂S₃、As₂Se₃等。而对于棒管法，目前一般通过钻孔法得到套管，而由于该方法得到的套管难以被抛光，使得其表面光滑度较差，这会极大地增大光纤的传输损耗，进而限制光纤的应用。此外，稀土掺杂单模双包层光纤的制备还存在诸多技术难点：如芯包易偏心，芯包尺寸比不易被定量控制，芯包结合面贴合不紧等。

发明内容

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供一种单模双包层掺镝硫系玻璃光纤及单模双包层硫系玻璃光纤的制备方法。

单模双包层掺镝硫系玻璃光纤，其特殊之处在于：包括由内至外依次设置的芯层、内包层及外包层；

所述芯层的组分为：Ge：20～25mol％，Ga：3～7mol％，Sb：8～12mol％，S：60～65mol％，Se：1～4mol％，Dy：0.1～1mol％；

所述内包层的组分为：Ge：20～25mol％，Ga：4～8mol％，Sb：8～12mol％，S：60～65mol％；

所述外包层的组分为：Ge：22～28mol％，Ga：2～5mol％，Sb：8～12mol％，S：60～65mol％。

进一步地，作为中红外主动光纤，所述外包层的直径为100-150μm。

进一步地，外包层直径：内包层直径：芯层直径＝125:60:11。

同时，本发明还提供了单模双包层掺镝硫系玻璃光纤的制备方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：

1)制备内包层管、外包层管及芯棒；

2)采用热拉制法对内包层管、外包层管及芯棒进行拉制形成外包层细管、内包层细管和细芯棒；

3)将内包层细管和细芯棒进行棒管组合，在压力及保护气体作用下，采用热拉制法进行拉制；

4)将拉制后的管棒与外包层细管进行棒管组合，在压力及保护气体作用下，采用热拉制法拉制形成单模双包层掺镝硫系玻璃光纤。