[发明专利]“一”字型有源保偏光纤及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种保偏光纤，尤其涉及一种“一”字型有源保偏光纤及其制备方法。

背景技术

有源光纤是指能够产生激光或者具备光放大功能的光纤，主要用于光纤激光器与光纤放大器。随着光纤激光雷达探测技术的飞速发展，人们对有源光纤激光器的性能提出了更高要求，即要求激光器为线偏振输出。采用线偏振光纤激光器代替光纤陀螺仪中的光源与偏振器，其在简化光纤陀螺仪装配工艺的同时改善了输入光的偏振特性，从而能有效提高光纤陀螺仪的精度。同样的，将线偏振光纤激光器作为输入光应用于应力传感器中，可以获得高灵敏度和稳定性好的光纤传感器。此外，线偏振光纤激光器还能提高非线性变频、相干光束组等设备仪器的精确度及稳定性，在定位制导、航天航空、通讯、材料加工、3D打印及光学研究等许多军用及民用领域具有重要的应用前景。线偏振光纤激光器在超高功率相干合成激光器与高精度光纤激光雷达探测领域有着重要应用，有源保偏光纤作为线偏振光纤激光器中的主要组成部分，有源保偏光纤的制作水平在很大程度上决定着相干合成激光器与光纤激光雷达系统的性能。

与传统的有源光纤不同，有源保偏光纤一般是通过在掺杂定量稀土元素的纤芯周围添加入具有膨胀系数高的物质（B、Al、Ge等），形成非圆对称的应力作用区而制备成的。当线偏振的种子光源，经过有源保偏光纤芯层的某个轴上，经过一段距离后光功率被放大且仍能基本保持其偏振态。

常见的有源保偏光纤根据应力区形状的不同可分为熊猫型、领结型、椭圆US20040156607A1提到了熊猫型的有源保偏光纤的制备过程，先制备掺稀土有源标准预制棒、制备应力棒、标准预制棒打孔、应力棒塞入带孔的标准预制棒中、进行拉丝成有源保偏光纤。此方法工艺过程复杂，且制备的光纤应力作用区面积较大。US 20040156607 A1介绍了一种通过气相刻蚀法制备预制棒，并拉丝获得领结型掺镱保偏光纤的方法，此方法制备过程简单，但光纤应力作用区面积加大。美国专利US 20060191295A1）就提供了一种冷加工制备有源椭圆型应力区保偏光纤的方法，即在MCVD车床上通过沉积和塌缩，制成一带应力区的结构对称的预制棒，然后在预制棒两边对称切去适当的石英部分，然后在拉丝塔上拉成光纤，但该方法需要进行冷加工，如果处理不好，会影响光纤强度，并且该法费时、废料，成本高。

发明内容

针对以上缺点，本发明的目的在于提供一种应力作用区小、生产流程简单、低生产成本的“一”字型有源保偏光纤。

本发明的技术内容为，一种“一”字型有源保偏光纤，其特征为它的横截面结构由外到里分别是基管层、外包层、应力作用区、内包层和芯层，应力作用区的形状为“一”字长条形，应力作用区的面积占光纤截面积的比例小于10%，外包层的长宽比为1.5～4；

芯层的主要组分为二氧化硅，并掺杂如下摩尔百分比的元素：

铝：1～6,

镱： 0.3～0.6,

磷：1～5,

氟：0.1～0.5。

“一”字型有源保偏光纤各层的主要成分：

基管层：二氧化硅；

外包层：二氧化硅 掺杂元素：磷、氟；

应力区：二氧化硅 掺杂元素：硼；

内包层：二氧化硅 掺杂元素：磷、氟；

芯层：二氧化硅 掺杂元素：铝、镱、磷、氟。

“一”字型有源保偏光纤由“一”字型有源保偏光棒采用公知的拉丝技术，即将有源保偏光棒拉细成石英光纤，在石英光纤外面先涂覆一层低折射率涂料，经过紫外固化处理；然后再涂覆一层丙烯酸树脂光纤涂料，经过紫外固化处理，制备成双包层“一”字型有源保偏光纤。

由于“一”字型有源保偏光纤由“一”字型有源保偏光棒拉细制得，所以“一”字型保偏光棒其横截面结构由外到里也应该是：基管层、外包层、应力作用区、内包层和芯层，应力作用区的形状为“一”字长条形,应力作用区的面积占光棒横截面面积的比例小于10%，进一步应力作用区的面积占光棒横截面面积的比例为2～4%。