[发明专利]一种基于表面微结构的单晶激光光纤及其制作方法与应用

权利要求书

1.一种基于表面微结构的单晶激光光纤，其特征在于，所述单晶激光光纤包括纤芯和纤芯表面的微结构包层；所述的纤芯和微结构包层的材质相同，所述的微结构包层可实现纤芯内部光束的全反射；

所述的微结构包层为纤芯表面均匀周期性分布的阵列，所述的阵列的光束折射率小于纤芯的光束折射率；

所述的阵列为增向阵列或减向阵列，所述的增向阵列沿光纤径向以圆周方向均匀分布，阵列间距100μm；以光纤为纤芯，与纤芯相同的材质原料为原料，通过增材的方式得到周期排布的增向阵列；所述的减向阵列为均匀分布在纤芯表面的凹槽，以光纤为基材，在光纤表面均匀开槽，获得周期性排布的凹槽，光纤轴心处没有凹槽延伸的部分为纤芯。

2.根据权利要求1所述的基于表面微结构的单晶激光光纤，其特征在于，所述的凹槽的端面形状为矩形，凹槽深度1~500μm，凹槽宽度为1~200μm；凹槽围绕纤维周面均匀分布，环绕纤芯一周的凹槽的个数为≥8个；

或者，所述的凹槽的端面形状为V形，凹槽深度为1~500μm，V形的角度为1~90度；凹槽围绕纤维周面均匀分布，环绕纤芯一周的凹槽的个数为≥8个；

或者，所述的凹槽的端面形状为抛物面形，凹槽深度为1~500μm，抛物面的中线宽度为1~200μm；凹槽围绕纤维周面均匀分布，环绕纤芯一周的凹槽的个数为≥8个；

或者，所述的凹槽的端面形状为梯形，所述梯形的上底为圆弧，凹槽深度为1~500μm，梯形的中线宽度为1~200μm；凹槽围绕纤维周面均匀分布，环绕纤芯一周的凹槽的个数为≥8个。

3.根据权利要求1所述的基于表面微结构的单晶激光光纤，其特征在于，所述的单晶激光光纤的直径为10-1000 μm。

4.根据权利要求1所述的基于表面微结构的单晶激光光纤，其特征在于，所述的单晶激光光纤的端面形状为圆形或多边形。

5.根据权利要求1所述的基于表面微结构的单晶激光光纤，其特征在于，所述的单晶激光光纤的材料为氧化物或氟化物。

6.根据权利要求1所述的基于表面微结构的单晶激光光纤，其特征在于，所述的单晶激光光纤的材料为蓝宝石、YAG、LuAG、CGA、ZrO₂、Lu₂O₃、Y₂O₃、Sc₂O₃、HfO₂、LYF或LiLuF₄。

7.根据权利要求1所述的基于表面微结构的单晶激光光纤，其特征在于，所述的单晶激光光纤的长度为0.5~100 cm。

8.权利要求1-7任一项所述的基于表面微结构的单晶激光光纤的制备方法，采用减向阵列的方式得到微结构包层，加工方法为飞秒激光或化学腐蚀来实现材料剔除的方法；

或者，采用增向阵列的方式得到微结构包层，加工方法为浸涂法或磁控溅射法来实现增材的方法。

9.权利要求1-7任一项所述的基于表面微结构的单晶激光光纤在传感、通讯、高能激光领域的应用。