[发明专利]一种纤芯包层尺寸纵向连续渐变的纺锤形增益光纤

说明书

一种纤芯包层尺寸纵向连续渐变的纺锤形增益光纤，从内到外依次为折射率梯次减小的纤芯(1‑1)、内包层(1‑2)和外包层(1‑3)；纤芯和内包层的横截面的外围尺寸均沿光纤长度方向同步地先变大后变小，外包层横截面的外围尺寸沿光纤长度方向恒定不变；纤芯包括依次连接的纤芯第一小尺寸区域(1‑4)、纤芯尺寸连续渐变区域(1‑5)、纤芯第二小尺寸区域(1‑6)；内包层包括依次连接的内包层第一小尺寸区域(1‑7)、内包层尺寸连续渐变区域(1‑8)、内包层第一小尺寸区域(1‑9)，形成纤芯(1‑1)和内包层(1‑2)横截面外围尺寸沿光纤长度方向先变大后变小而的增益光纤。

技术领域

本发明总体地涉及光纤技术领域，具体地涉及一种纤芯包层尺寸纵向连续渐变的纺锤形增益光纤。

背景技术

在光纤激光、光纤传感等领域，目前使用的增益光纤一般为纤芯尺寸沿光纤长度方向均匀且其包层尺寸沿着光纤长度方向恒定不变的增益光纤，该类光纤制作工艺简单、易批量生产，在相关领域得到了广泛的应用。

当前，主要有两类纤芯尺寸沿着光纤长度方向变化的光纤，一类是光纤纤芯直径沿着光纤长度方向单周期渐变的光纤，一类是是光纤纤芯直径沿着光纤长度方向多周期渐变的光纤。

专利“一种基于拉锥光纤的湿度传感器”(CN201320141604)、“一种抗弯曲拉锥光纤及其制造方法”(CN201310641596)、“一种在拉锥光纤侧面高效沉积硫化钨的方法”(CN201410810484)、“一种硫系玻璃拉锥光纤的制备方法” (CN201510021302)、“一种在拉锥光纤上沉积二维材料的方法” (CN201610423416)、“一种拉锥光纤多参数辨识系统及其方法” (CN201611103462)、“基于拉锥光纤的相移光栅及其制作方法” (CN201710334994)等，提出一类单周期渐变的光纤，该类光纤中纤芯直径沿着光纤长度方向单调递增/递减，或者沿着光纤长度方向单周期的先减小再增大。

在高功率全光纤振荡器中，为了抑制模式不稳定，一般需要采用纤芯直径和模场面积较小、归一化频率较低的增益光纤来抑制高阶模式的产生，从而提高激光器输出功率；但是，为了抑制非线性效应、提升受激拉曼散射的阈值，需要采用纤芯直径和模场面积较大的增益光纤来降低光纤中的功率密度。因此，上述纤芯包层单调变化的光纤难以同时平衡模式不稳定以及受激拉曼散射的影响，纤芯包层先减小后增大的增益光纤会使得纤芯中央过高的功率密度，极易引起受激拉曼散射。纤芯包层先增大后减小的增益光纤能够有效降低纤芯中的光功率密度，两端的小直径区域能够很好的控制模式的产生，有利于同时抑制模式不稳定以及受激拉曼散射。

针对以上问题，专利CN201810801515)提出了一种纤芯尺寸沿着光纤长度方向先增大后减小，内包层和外包层尺寸沿光纤长度方向恒定不变的增益光纤，能够达到同时抑制模式不稳定和受激拉曼散射的效果。但该专利中的增益光纤在直径渐变的区域以及大直径区域芯包比显著增大，因为泵浦吸收系数与光纤芯包比的平方成正比，所以变化的芯包比使得增益光纤的吸收系数可测性、可实施性较差。同时，芯包比改变的增益光纤无法用常规的预制棒拉制出来，其生产过程需要在预制棒的制作上做出改变，生产难度大。

发明内容

针对上述现有技术中增益光纤的吸收系数可测性、可实施性较差，且生产和制作工艺难度高的不足，本发明提供了一种纤芯包层尺寸纵向连续渐变的纺锤形增益光纤，其沿光纤方向具有恒定的芯包比，既能够实现沿着增益光纤纵向有着恒定不变的泵浦吸收系数，同时可以利用普通的均匀的预制棒通过控制拉丝速度拉制，能够降低光纤制作的难度。