[发明专利]方形单晶光纤制备方法、方形单晶光纤以及复合晶体

说明书

本发明涉及一种方形单晶光纤制备方法，包括将多个单晶光纤胚料排列在基座上并做固定处理；通过研磨机对固定后的多个单晶光纤胚料的上表面进行研磨、抛光；将每个单晶光纤胚料旋转90°后，再和基座进行绑定，对绑定后的各个单晶光纤胚料上表面继续进行研磨、抛光；重复两次，实现对各个单晶光纤胚料四个侧面的研磨、抛光；将各个单晶光纤胚料固定成柱状，通过研磨机对柱状单晶光纤胚料组的上下端面进行研磨、抛光，至此单晶光纤加工完毕。一种方形单晶光纤，采用上述的方形单晶光纤制备方法所制得。一种复合晶体，包括中间晶体；以及多对侧边晶体；中间晶体和侧边晶体均采用上述的方形单晶光纤。

技术领域

本发明涉及一种方形单晶光纤制备方法、方形单晶光纤以及复合晶体。

背景技术

为了解决高功率激光器热效应的问题，一种单晶光纤(single crystal fiber)或者细棒(thin rod)技术被发明出来，将激光晶体做成截面直径小于1mm，长度50mm左右的细棒，晶体侧面抛光，可以对泵浦光进行全反射，利用波导效应将泵浦光约束在晶体内。这样通过降低激光晶体的掺杂浓度，进而降低单位体积内的发热量，很好的解决了泵浦光亮度不足以及泵浦光和信号光空间重合度的问题。

目前，最为常用的两种单晶光纤制备方法分别为微下拉(μ-PD)法和激光加热基座(LHPG)法，但是制备过程难度较高，同时需要较为庞大的设备和复杂的加工工艺，具体可以参考[王涛,张健,张娜,武柏屹,王思媛,贾志泰,陶绪堂.单晶光纤制备及单晶光纤激光器研究进展.激光与光电子学进展,2019,56(17):170611]，更重要的是无法实现多段掺杂浓度的组合。

通过对块状晶体进行切割、滚圆、研磨和抛光的办法，可以得到类似结构的单晶光纤，加工方法较为传统，易于实现。但是加工过程中晶体容易断裂，晶体横截面直径难以达到1mm以下，同时光纤长度和直径比值(长径比)难以大于20，在高功率激光条件下使用收到很大限制。同时由于晶体截面是圆形，每次只能进行单根加工，效率较低，造价昂贵。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种方形单晶光纤制备方法、方形单晶光纤以及复合晶体，解决圆形单晶光纤在制备过程中容易断裂，晶体长径比难以大于20、制备效率较低、造价昂贵的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

第一方面：

提供一种方形单晶光纤制备方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤S01，将晶体材料进行初步切割形成单晶光纤胚料；所述单晶光纤胚料留有研磨余量并且截面呈矩形结构；

步骤S02，将多个单晶光纤胚料排列在基座上并做固定处理；

步骤S03，通过研磨机对固定后的多个单晶光纤胚料的上表面进行研磨、抛光；

步骤S04，将每个单晶光纤胚料旋转90°后，再和基座进行绑定，对绑定后的各个单晶光纤胚料上表面继续进行研磨、抛光；

步骤S05，将步骤S04重复两次，实现对各个单晶光纤胚料四个侧面的研磨、抛光；

步骤S06，将各个单晶光纤胚料固定成柱状，通过研磨机对柱状单晶光纤胚料组的上下端面进行研磨、抛光，至此单晶光纤加工完毕。

进一步的，所述晶体材料采用Yb:YAG或者Nd:YAG晶体。

进一步的，所述基座的材料与晶体材料相同。

第二方面：

提供一种方形单晶光纤，其特征是，采用上述的方形单晶光纤制备方法所制得；

所制得的方形单晶光纤长度大于50mm，横截面尺寸一般小于1mm×1mm。

第三方面：