[发明专利]一种增益泵浦一体化光纤的制备方法

说明书

本发明涉及一种增益泵浦一体化光纤的制备方法，所述增益泵浦一体化光纤预制棒包含一根八边形的有源光纤预制棒，n根圆形的无源光纤预制棒。将多个非对称结构的预制棒通过预熔接工艺制备出均匀稳定的预制棒组合件，将预制棒组合件拉制成丝后，有源纤与无源纤紧密接触，相互独立。通过本发明中的增益泵浦一体化光纤的拉丝方法可以有效控制增益/泵浦一体化光纤预制棒的拉丝控制精度，同时可较大程度降低光纤的形变量，提高增益泵浦一体化光纤结构的一致性。

技术领域

本发明涉及一种增益泵浦一体化光纤的制备方法，属于光纤制造技术领域。

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。目前，主要是通过在光纤芯部掺入稀土离子获得光纤的有源特性。自从上世纪八十年代掺稀土有源光纤问世以来，其在很大程度上带动了光纤激光器与放大器的快速发展，与半导体激光器、化学激光器等类型的激光器相比，以有源光纤为增益介质的光纤激光器具有高效率、高光束质量与低阈值等优点。为满足一些特殊性能光纤放大器与激光器的需要，研究人员开发了众多新型有源光纤，例如增益/泵浦一体化光纤。

增益/泵浦一体化光纤是基于倏逝场耦合的复合结构光纤。光纤由增益光纤和泵浦光纤组成，增益光纤与泵浦光纤既紧密接触，又相互独立，共同被低折射率材料的外包层所包裹。采用常规有源光纤作为增益介质，泵浦光只能从光纤端面注入，高功率密度的泵浦光极易导致增益光纤的端面烧毁。而采用增益/泵浦一体化光纤作为增益介质，泵浦光是通过泵浦光纤与增益光纤之间的耦合逐渐进入到增益光纤，泵浦光的吸收和转化相对平稳，热量能够比较均匀地分散到整根光纤上，可以有效避免端面泵浦方式导致的光纤端面的热损伤问题，是实现高功率激光输出的重要途径之一。

尽管增益泵浦一体化光纤在高功率激光传输领域中具有很大的优势，但是光纤的拉丝方法是根技术难题。现有制备增益泵浦一体化光纤的一种方法是通过对增益光纤和泵浦光纤分别拉丝后再涂覆而制得，但是这种方法制备的光纤长度较短（仅为十余米），且对超净环境要求较高，不利于增益泵浦一体化光纤的批量化生产。第二种方法是将多根预制棒直接装载入拉丝塔中同时拉丝。该方法一次可拉制数公里光纤，有利于批量化生产，但是采用该方法制备的光纤容易出现有源纤与泵浦纤粘贴在一起，无法分离，或者有源纤与泵浦纤之间存在间隙的问题， 影响泵浦光的耦合与吸收，严重阻碍了增益泵浦一体化光纤在高功率激光激光领域中的发展进程。

发明内容

见于现有技术存在的不足，本发明提供一种增益泵浦一体化光纤的制备方法。本发明对多根预制棒同时拉丝工艺进行优化，将多个非对称结构的预制棒通过预熔接工艺制备的均匀稳定的预制棒组合件装置入拉丝塔中，可以有效的降低拉丝过程中产生的形变，提高光纤的拉丝精度，保证拉丝后增益泵浦一体化光纤结构的一致性。

本发明为实现上述目的，所采用的技术方案是：一种增益泵浦一体化光纤的制备方法，其特征在于：包括有源光纤预制棒（1）、无源光纤预制棒、石英套管、短石英柱或短石英块，

所述有源光纤预制棒为八边形，有源光纤预制棒纤芯部分以二氧化硅为基质，同时掺有稀土元素镱以及铝、磷、铈共掺元素，包层部分为二氧化硅；

所述无源光纤预制棒为圆形，以二氧化硅作为基质；

具体步骤如下：

第一步，首先制备有源光纤预制棒，然后根据设计要求决定是否对有源光纤预制棒进行套管；

第二步，为避免螺旋光的产生，增加泵浦光的吸收，将有源光纤预制棒加工成八边形；

第三步， 制备与八边形有源光纤预制棒内切圆直径相同的无源光纤预制棒；

第四步，将一根有源光纤预制棒和n根无源光纤预制棒的一端插入石英套管中，并在有源光纤预制棒和无源光纤预制棒与石英套管之间的空隙中填入n根短石英柱或短石英块，以起到固定有源光纤预制棒和无源光纤预制棒相对位置的目的，以确保拉丝后有源纤与无源纤可以紧密接触，同时又相互独立；