[发明专利]新波长双包层掺镱光纤及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及特种光纤及芯棒制造领域，具体是涉及一种新波长双包层掺镱光纤及制备方法。

背景技术

近年来，在追求光纤激光器高功率的过程中，热效应逐渐成为一个极大的制约因素，除了改进抽运光的耦合方式以减小耦合热损耗外，由光纤本身的损耗带来的热问题，也同样影响到激光器的稳定运转。采用以波长为1018nm的泵浦作为抽运源，激发波长为1070nm的激光，这种技术称之为同带泵浦。相比于波长为975nm的泵浦的抽运，波长为1018nm的泵浦抽运波长为1070nm的激光时，量子亏损小，在热管理方面有极大的优势。同带泵浦抽运可以减小光纤激光器的量子亏损，从而减少热效应的影响。

由于激光器的量子亏损率为η＝1－(h v₁/h v₂)(h为普朗克常数，v₁为激光频率，v₂为抽运频率)。用波长为975nm的泵浦抽运波长为1070nm的激光，其量子亏损率为9％：而用波长为1018nm的泵浦抽运时，量子亏损率小于5％，低量子数亏损可以有效地减少热问题。另外，同带抽运可以有效抑制高阶模增益，有助于激光器单模输出。

同带泵浦技术目前仍然处于研究阶段，研究的难点之一在于缺乏波长为1018nm的高功率泵浦作为抽运源，而波长为1018nm的高功率泵浦的研究大多数还是放在器件功率放大的结构上，对于增益介质的研究极为匮乏。现有的光纤要输出波长为1018nm的激光时，需要借助光栅、合束器等一系列器件，无法实现直接输出波长为1018nm的激光。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种新波长双包层掺镱光纤及制备方法，能够实现高功率、高稳定地直接输出波长为1018nm的激光。

本发明提供一种新波长双包层掺镱光纤的制备方法，包括以下步骤：

该光纤包括由内至外依次排列的第一芯层、第二芯层、第三芯层、第四芯层、包层、内涂层、外涂层；

第一芯层和第三芯层在光纤预制棒制备二氧化硅疏松层时，原料为四氯化硅、四氯化锗、三氯氧磷和氧气，其中四氯化硅和四氯化锗通过氧气载出，四氯化硅载气流量为80～100sccm/min，四氯化锗载气流量为5～10sccm/min，三氯氧磷载体流量为100～200ml/min，氧气流量为800～1000sccm/min；

第二芯层和第四芯层在光纤预制棒制备二氧化硅疏松层时，原料为四氯化硅、四氯化锗、三氯氧钒和氧气，其中四氯化硅和四氯化锗通过氧气载出，四氯化硅载气流量为80～100sccm/min，四氯化锗载气流量为5～10sccm/min，三氯氧磷载体流量为80～150ml/min，氧气流量为800～1000sccm/min；

采用改良的化学气相沉积法MCVD，通入原料，在石英反应管内壁沉积第一层二氧化硅SiO₂疏松层；再采用溶液浸泡法，进行稀土离子掺杂，通过注液管，将溶液灌入石英反应管中有疏松层结构的区域，液面需浸没疏松区域；将石英反应管竖立后，进行旋转，溶液浸泡一段时间；停止旋转，在石英反应管下方进行微创切割，使液体流出；通入高纯氮气，并开启旋转，进行脱水处理；采用MCVD装置将溶液浸泡后的二氧化硅SiO₂疏松层烧结，再沉积第二层二氧化硅SiO₂疏松层，重复上述液相掺杂、烧结步骤一次；采用MCVD装置将石英反应管熔缩成实心棒，得到新波长双包层掺镱光纤芯棒，再将新波长双包层掺镱光纤芯棒拉丝，得到新波长双包层掺镱光纤。

在上述技术方案的基础上，所述第一芯层、第二芯层、第三芯层、第四芯层在稀土离子掺杂工艺中，注入的溶液中含有镱离子Yb³⁺、铝离子Al³⁺，镱离子Yb³⁺的浓度为0.1～0.3mol/L，铝离子Al³⁺的浓度为0.2～0.4mol/L。

在上述技术方案的基础上，所述溶液浸泡的时间为60～120min。

在上述技术方案的基础上，所述包层的横截面呈正八边形。

在上述技术方案的基础上，所述第一芯层、第二芯层、第三芯层、第四芯层、内涂层、外涂层的横截面均呈圆形。

本发明还提供一种新波长双包层掺镱光纤，该光纤包括由内至外依次排列的第一芯层、第二芯层、第三芯层、第四芯层、包层、内涂层、外涂层；