[发明专利]一种双包层有源光纤及其制备方法

权利要求书

1.一种双包层有源光纤，其截面结构由内向外依次为纤芯（1）、包层（2）、内涂层（4）、外涂层（5），其特征在于：所述包层（2）内设置有四个填充区域（3），四个填充区域（3）对称设置在所述纤芯（1）上下左右位置，所述内涂层（4）的模量小于所述外涂层（5）的模量，所述纤芯（1）相对包层（2）的折射率差Δ1为0.0010-0.0015，所述应力区（3）相对包层（2）的折射率差Δ2为-0.0080~-0.0120。

2.根据权利要求1所述的一种双包层有源光纤，其特征在于：所述纤芯（1）的直径D₁为20~30μm，所述包层（2）的直径D₂为400~450μm，所述内涂层（4）的直径D₃为450~510μm，所述外涂层的直径D₄为530~580μm，单个填充区域的长L₁为10~15μm，宽L₂为5~7μm，两对称填充区域（3）的中心间距D为150~200μm。

3.根据权利要求2所述的一种双包层有源光纤，其特征在于：所述纤芯的主要成分为纯石英，并包含如下摩尔百分比mol%的掺杂物：

Yb₂O₃：0.3~0.6，

Al₂O₃：1~6，

P₂O₅：1~5，

SiF₄：0.1~0.5，

PbO₂：0~0.5；

所述包层（2）的材料为纯石英；

所述填充区域（3）的主要成分为纯石英，并包含如下摩尔百分比mol%的掺杂物：

GeO2：0.1～2，

B₂O₃：20～35。

4.根据权利要求1所述的一种双包层有源光纤，其特征在于：所述内涂层（4）的模量小于1MPa，所述外涂层的模量大于1KMPa。

5.一种制备权利要求1-4中任一权项所述双包层有源光纤的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

步骤一：基管的预处理，消除基管内壁的杂质和气泡；

步骤二：在基管内壁进行沉积，沉积工序依次为纯硅包层沉积、填充区域沉积、纯硅包层沉积；

在填充区域沉积结束后对沉积获得的环形填充圈进行定向刻蚀，基管不再转动，在基管内通入腐蚀性气体，在基管外用两束火源沿基管的轴向来回移动加热基管两壁，腐蚀性气体再对环形填充区域的加热部位腐蚀使被逐渐刻蚀，两火头始终在基管外对称，火头来回移动的次数即为刻蚀遍数，控制刻蚀遍数15-20遍，每刻蚀一遍将基管翻转180℃以保证应力圈两壁刻蚀的一致性，直至将两壁完全刻通而获得两个完全分离的月牙状的填充区域区；将基管翻转90度，重复上述操作，直至将两壁完全刻通而获得另外两个完全分离的月牙状的填充区域区；

填充区域刻蚀结束后再在填充区域内圈沉积纯硅包层；

步骤三：继续在步骤二的基管内表面进行二氧化硅疏松体沉积，沉积结束后将基管的尾管切断，然后浸入含有YbCl₃，AlCl₃，H₃PO₄的溶液中，其中YbCl₃摩尔浓度为0.01~0.5 %，AlCl₃摩尔浓度为0.01~1.0 %，H₃PO₄摩尔浓度为0.1~1 %，，通过溶液浸泡方式在二氧化硅疏松体中掺杂；

步骤四：将步骤三从溶液中取出吹干后的基管再重新接上尾管，然后对基管中的二氧化硅疏松体进行氧化干燥及玻璃化，并最终塌缩成实心棒；

步骤五：实心棒表面抛光，并套管熔缩为一体得到光纤预制棒；

步骤六：将光纤预制棒拉细成石英光纤，在石英光纤外先后涂覆并固化低折射率涂料内涂层和丙烯酸树脂光纤涂料外涂层，制备双包层有源光纤。