[发明专利]掺镱光纤预制棒及其制备方法、高吸收系数掺镱光纤

说明书

本发明涉及光纤光缆制备技术，具体涉及掺镱光纤预制棒及其制备方法、高吸收系数掺镱光纤，为解决现有技术中存在的提高稀土的掺杂浓度时易导致稀土的“团簇”，造成光纤损耗增大，以及现有技术在1018nm波长的吸收峰较低的不足之处。一种掺镱光纤预制棒由内向外依次为芯层、第一包层、第二包层和第三包层；所述芯层由以下组分组成：AlPO₄：1.13‑3.98mol％，Al₂O₃：1.02‑2.06mol％，Yb₂O₃：0.31‑0.45mol％，F：1.22‑2.48mol％；本发明中通过MCVD设备沉积制备光纤预制棒，将光纤预制棒进行拉制获得掺镱光纤。

技术领域

本发明涉及光纤光缆制备技术，具体涉及掺镱光纤预制棒及其制备方法、高吸收系数掺镱光纤。

背景技术

光纤激光器以其高的电光效率、良好的光束质量、紧凑的结构等特点，在激光通讯、工业加工(如：激光雕刻/打标/钻孔/切割/焊接、印刷制辊等)、医疗器械等多个领域得到广泛应用。但随着应用端对光纤激光器功率要求的不断提高，采用915nm和976nm泵浦的掺镱光纤因其面临的非线性效率、热问题使功率难以继续提高。而采用1018nm激光泵浦的同带泵浦技术具有泵浦亮度高、电光转化效率高、热管理方便的优势，成为实现更高功率更高光束质量光纤激光器的有效途径。

由于掺镱光纤的工作波长在1080nm附近，采用1018nm激光泵浦相比915nm和976nm具有更高的量子效率，因此产生的热量也更少，利于激光器的热管理，更易于实现更高功率的输出。但是掺镱光纤在1018nm的吸收系数相比915nm和976nm要低得多，低的吸收系数需要更长的光纤才能将泵浦光吸收完全，而过长的光纤会导致非线性效应加剧，因此需要提高1018nm的光纤吸收系数以抑制非线性效应。提高光纤的吸收系数一方面是提高稀土的掺杂浓度，但石英光纤中提高稀土掺杂浓度容易导致稀土的“团簇”，造成光纤损耗增大，因此需要解决高浓度稀土掺杂的问题；另一方面是提高1018nm波长的吸收峰，这就需要优化基质材料，使光纤在1018nm的吸收提高。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的提高稀土的掺杂浓度时易导致稀土的“团簇”，造成光纤损耗增大，以及现有技术在1018nm波长的吸收峰较低的不足之处，而提供一种掺镱光纤预制棒及其制备方法、高吸收系数掺镱光纤。

为实现上述目的，本发明提供的技术解决方案如下：

一种掺镱光纤预制棒，其特殊之处在于：光纤预制棒由内向外依次为芯层、第一包层、第二包层和第三包层；

所述芯层由以下组分组成：

AlPO₄：1.13-3.98mol％，

Al₂O₃：1.02-2.06mol％，

Yb₂O₃：0.31-0.45mol％，

F：1.22-2.48mol％，

SiO₂：91.03-96.32mol％；

所述第二包层由以下组分组成：

F：0.52mol-2.86mol％，

SiO₂：97.14-99.48mol％；

所述第一包层和第三包层均为SiO₂。

进一步地，所述芯层由以下组分组成：

AlPO₄：1.13-3.93mol％，