[发明专利]超大芯径的玻璃光纤以及制作方法

说明书

本申请的实施例公开了一种超大芯径的玻璃光纤以及制作方法，所述超大芯径的玻璃光纤包括：多组分芯层玻璃和包层玻璃，其中：所述包层玻璃为圆柱形，且所述包层玻璃延长度方向设置有通孔；所述多组分芯层玻璃为圆柱形，且所述多组分芯层玻璃的形状与所述包层玻璃的通孔的形状相匹配，所述多组分芯层玻璃设置在所述包层玻璃的通孔内通过设置多组分芯层玻璃以及包层玻璃，制作工艺简单，且将多组分芯层玻璃设置在包层玻璃内，能够提高玻璃光纤的纤芯半径以及包层半径，进而提高了高功率单频窄线宽光纤激光器的受激布里渊阈值，解决了现有光纤存在的各种光学非线性效应和激光输出模式不稳定的问题。

技术领域

本申请涉及光纤制作技术领域，具体而言，涉及一种超大芯径的玻璃光纤以及制作方法。

背景技术

近年来，高功率单频窄线宽光纤激光器由于在超高精度激光雷达、光纤传感、空间通信及光纤通信等领域的重要应用价值，引起了国内外研究人员们的广泛关注。然而随着光纤激光器不断向更高功率发展，在高功率的抽运下的非线性效应和模式不稳定效应成为其发展的极大阻碍。为了降低光纤中的非线性效应，需要增大光纤的芯径，但光纤芯径变大会导致光纤模式增多，由单模变为多模输出，导致激光光束质量下降。由于超大芯径光纤可以使光纤的热负荷成平方率下降，有效消除因热效应带来的各种问题，增加光纤的功率容限，大幅度提高光纤激光器的输出能量。因此，通过减小光纤数值孔径实现超大芯径光纤单模运转是一种切实可行的方法。结合单频窄线宽光纤激光器发展的功率要求，在现有光纤激光器整体设计框架下，对增益光纤开展新的配方设计及制作方法优化显得尤为重要。

国内外研究人员开展了大量研究，目前国内利用新工艺制备了铝磷硅三元体系单模光纤，其芯包层材料折射率差为Δn＝0.0004，NA＝0.036，芯径D＝25μm，光束质量因子M2＝1.12。国内还采用溶胶-凝胶方法制备了石英光纤，NA＝0.02，D＝50μm，M21.1。此外，国外提出了单沟槽30μm大芯径单模光纤，国外还提出了螺旋芯光纤的概念，可以在实现50μm大芯径同时有效抑制高阶模，获得接近严格单模输出；国外还提出了大间距光子晶体光纤，其纤芯直径为54μm，此类光纤特有的高阶模离域效应使得高阶模获得的增益很小，从而实现有效的高阶模抑制。然而，上述光纤普遍存在制备工艺复杂、抗弯曲性差以及与现有商用光纤熔接困难等问题，极大限制了新结构光纤的推广应用。

综上，现有的大芯径、低数值孔径光纤仍存在不少技术瓶颈，尚无法满足批量化制备的要求。特别是，目前针对大芯径和低数值孔径高稀土掺杂(高增益)多组分玻璃光纤的研究属于空白。

发明内容

本申请的实施例提供了一种超大芯径的玻璃光纤以及制作方法，以解决或部分解决上述问题。

本申请的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本申请的实践而习得。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种超大芯径的玻璃光纤，所述超大芯径的玻璃光纤包括：多组分芯层玻璃和包层玻璃，其中：所述包层玻璃为圆柱形，且所述包层玻璃延长度方向设置有通孔；所述多组分芯层玻璃为圆柱形，且所述多组分芯层玻璃的形状与所述包层玻璃的通孔的形状相匹配，所述多组分芯层玻璃设置在所述包层玻璃的通孔内。

在一些示例中，所述多组分芯层玻璃的材质包括：二氧化硅和稀土氧化物。

在一些示例中，所述多组分芯层玻璃的材质还包括：三氧化二钇、氧化钙、氧化锶、氧化锂、氧化钠、氧化钾以及氟化锌中的至少一个。

在一些示例中，所述多组分芯层玻璃中所述二氧化硅的含量为3至7摩尔百分比。

在一些示例中，所述多包层玻璃的材质包括：二氧化硅；且所述多组分芯层玻璃的材质还包括氧化铝、三氧化二硼、氧化镧、二氧化锗、氧化钙、氧化锶、氧化钾以及氧化钠中的至少一个