專利名稱：大模場有源光纖及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖及其制造方法，特別是涉及一種大模場有源光纖及其制造方法。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及的技術(shù)術(shù)語解釋如下 沉積光纖原材料在一定的環(huán)境下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并生成摻雜的石英玻璃的工藝過 程； 熔縮將沉積后的空心玻璃管在一定的熱源下逐漸燒成實心玻璃棒的工藝過程；
套管滿足一定截面積和尺寸均勻性的高純石英玻璃管；
基管用于沉積的高純石英玻璃管； 折射率剖面(RIP):光纖或光纖預(yù)制棒(包括光纖芯棒)的折射率與其半徑之間 的關(guān)系曲線； 絕對折射率差(S n):光纖預(yù)制棒中各個部分的折射率與純石英玻璃折射率的 差； 相對折射率差(A %) :A% = ^^xl00%其中ni為第i層光纖材料的折射率， n。為純石英玻璃的折射率。 折射率剖面分布參數(shù)(a) :n(r) = & [1-2 A (r/a) ° ]Q5，其中n (r)為半徑為r處 的折射率，a為光纖(或芯棒)半徑，&為光纖(或芯棒)芯區(qū)中的最大折射率，a即為折 射率剖面分布參數(shù)；
CO 有效面積=2"x^-其中E為與傳播有關(guān)的電場，r為光纖半徑；
o j PCVD :等離子化學(xué)氣相沉積。 光纖激光器是一種采用光纖作為激光介質(zhì)的激光器，通過在光纖基質(zhì)材料中摻雜 不同的稀土離子，獲得對應(yīng)波段的激光輸出。其應(yīng)用領(lǐng)域已從目前最為成熟的光纖通訊網(wǎng) 絡(luò)方面迅速地向其他更為廣闊的激光應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展，諸如金屬和非金屬材料的加工與處 理，激光雕刻，激光產(chǎn)品打標(biāo)，激光焊接，焊縫清理，精密打孔，激光檢測和測量，激光圖形藝 術(shù)成像，激光雷達(dá)系統(tǒng)，污染控制，傳感技術(shù)和空間技術(shù)以及激光醫(yī)學(xué)等等。常規(guī)的單模光 纖激光器要求注入到纖芯的泵浦光也必須為單模，這限制了泵浦光的入纖效率，導(dǎo)致光纖 激光器的輸出功率和效率較低。雙包層光纖為提高光纖激光器的輸出功率和轉(zhuǎn)換效率提供 了有效的技術(shù)途徑，改變了光纖激光器只能作為一種小功率光子器件的歷史?？紤]到量子 轉(zhuǎn)換效率、抗激光損傷閾值和基底損耗等因素，摻稀土石英雙包層光纖是實現(xiàn)高功率光纖 激光器或放大器的最佳選擇。
隨著半導(dǎo)體激光器泵浦與激光耦合等能量光電子技術(shù)的飛速發(fā)展，多模泵浦技術(shù)從最初的端泵技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在的側(cè)泵技術(shù)，從單泵技術(shù)發(fā)展到多泵組合技術(shù)，從非相干發(fā)展到激光相干技術(shù)，因此，光纖激光器的功率也從最初的毫瓦級發(fā)展到千瓦級，甚至萬瓦級。摻鐿、摻鉺、鉺鐿共摻、摻銩、摻鈥、摻釹、摻鐠、摻釤等各種新型的高功率光纖激光器得到了廣泛的應(yīng)用，單根雙包層光纖激光器的輸出功率逐步提高，目前，國外單根摻鐿高功率光纖激光器連續(xù)激光輸出功率已經(jīng)達(dá)到9. 6kW，而國內(nèi)單根連續(xù)激光輸出激光功率只有1.64kW;國外單根摻銩高功率光纖激光器連續(xù)輸出激光功率達(dá)到1000W，而國內(nèi)僅為100W。這些新型光纖激光器具備接近衍射極限的光束質(zhì)量、壽命長(平均無故障工作時間在10萬小時以上)、電光轉(zhuǎn)換效率高、外形緊湊小巧、運行成本低、維護(hù)與使用方便等優(yōu)點。
目前的高功率光纖激光器多采用常規(guī)大模場有源光纖，但是存在如下一些難以解決的技術(shù)難題，如擴(kuò)大模場直徑是提高光纖激光器承載功率的主要途徑之一，但是增大模場直徑會帶來光束質(zhì)量下降、彎曲損耗增大等一些負(fù)面效應(yīng)，常規(guī)的大模場有源光纖一方面為了提高光纖的承載功率而增大模場直徑，另一方面為了保證光束質(zhì)量，又不得不降低光纖纖芯的數(shù)值孔徑，這不僅給工藝造成較大的難度，而且也不可能將模場提高得很大。此外，增大模場直徑的同時，彎曲損耗急劇增大，導(dǎo)致光功率泄漏甚至光纖損壞，無法正常工作。又如目前的大模場有源光纖，外包層采用低折射率有機(jī)樹脂材料，其耐溫性能較低，而高功率光纖激光器在長期大功率工作時，光纖表面溫度超過IO(TC以上，這樣有機(jī)外包層材料發(fā)生損傷或碳化，造成有源光纖的失效。這些問題是關(guān)系到高功率光纖激光器的實用化可靠性的關(guān)鍵問題，急需得到解決。 中國發(fā)明專利CN1667439(申請?zhí)枮?00410011158. 5，
公開日為2005-09-14)公開了一種大模場光纖，采用非對稱多包層環(huán)形纖芯的光纖結(jié)構(gòu)，該光纖環(huán)形纖芯由多個弧形組成，并規(guī)定了圓弧與凹弧的半徑，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、實現(xiàn)工藝難度大，同時該大模場光纖在模場擴(kuò)大的同時，彎曲損耗較大，因此光束質(zhì)量較差。 美國專利US2006/0103919A1描述了一種高階大模場有源光纖，該光纖采用溝道結(jié)構(gòu)，將擴(kuò)散的大模場中的高階模式通過泄露通道進(jìn)行濾模，這種結(jié)構(gòu)一方面擴(kuò)大了模場，另一方面改善了輸出光束質(zhì)量，但是這些都是以犧牲光功率為代價的，光利用效率低，光纖容易損壞；此外，該專利描述的光纖纖芯中由于存在較深的折射率凹陷，是導(dǎo)致激光空心環(huán)的關(guān)鍵缺陷，從而造成輸出激光的光束質(zhì)量變差。 綜上所述，上述專利都沒有很好地解決大模場有源光纖在提高傳輸功率的同時又保持優(yōu)良的光束質(zhì)量的技術(shù)問題，同時，也沒有提及解決高功率下外包層損壞的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是解決大模場有源光纖光束質(zhì)量較差的問題。 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是提供一種大模場有源光纖，
由纖芯和依次包覆在該纖芯外表面上的石英玻璃內(nèi)包層、石英玻璃外包層、涂層組成，所述
纖芯由摻雜稀土離子的四氯化硅在石英玻璃管中沉積、熔縮而成，其折射率為漸變折射率
且纖芯折射率剖面參數(shù)a的變化范圍為1《a《3，石英玻璃內(nèi)包層的外形呈正多棱柱狀。 上述方案中，所述石英玻璃內(nèi)包層的外形呈正六棱柱或正八棱柱。
所述石英玻璃外包層由純石英玻璃摻氟組成，摻氟形成的相對折射率差A(yù) % 在-0. 1% -1. 5%之間。 所述纖芯中的稀土離子為鐿離子或銩離子，其摩爾百分比含量為0.02% 0. 36%。 所述纖芯中的稀土離子為鐿離子和銩離子的混合物，該混合物的摩爾百分比含量
為O. 02% 0. 36%，其中鐿離子和銩離子的摩爾百分比為1 : 1 8。 本發(fā)明還提供了一種大模場有源光纖的制造方法，包括以下步驟 A10、用PCVD等離子化學(xué)氣相沉積工藝制備出內(nèi)壁為氟摻雜層的石英玻璃套管，
該套管與純石英玻璃的相對折射率差為-0. 3% -1. 5% ; A20、用等離子體化學(xué)氣相沉積工藝技術(shù)在另一個空心石英玻璃基管的內(nèi)壁上沉 積四氯化硅和四氯化鍺制成用于拉制折射率漸變纖芯的預(yù)制件，并采用全氣相的方式摻雜 稀土離子； A30、在2200°C的溫度下將步驟A20得到的空心石英玻璃管熔縮成實心的預(yù)制件；
A40、將上述實心的預(yù)制件加工成正多棱柱形； A50、將正多棱柱插入到步驟A10得到的內(nèi)壁為摻氟層的石英玻璃套管內(nèi)形成大 模場有源光纖預(yù)制棒； A60、將上述大模場有源光纖預(yù)制棒在拉絲塔上拉制成大模場有源光纖。 上述方法中，步驟A20中摻雜的稀土離子為鐿離子或銩離子，其摩爾百分比含量
為0. 02% 0. 36%。 步驟A20中摻雜的稀土離子為鐿離子和銩離子的混合物，該混合物的摩爾百分比 含量為0. 5 0. 6%，其中鐿離子和銩離子的摩爾百分比為10% 80%。
步驟A20中，石英玻璃基管內(nèi)壓力為900pa 1600pa，加熱石英玻璃基管的微 波功率為3. OkW 15. OkW，沉積溫度為1100 1300°C，四氯化硅氣體的流量為800ml/ min 1600ml/min，四氯化鍺流量按照Qjr) = A一BiXr+QXr"曲線進(jìn)行控制，其中A1 = 10. 52 11. 69， Bl = 0. 1326 0. 16， Cl = -12. 02 -11. 32， a : = 1. 98 2. 8，同時含 稀土離子的氣體按照摩爾百分比0. 02% 0. 36%的比例通入到四氯化硅和四氯化鍺混合 氣體中，纖芯折射率剖面分布參數(shù)a = 1. 92 2. 86。 步驟A30中，當(dāng)石英管的中心孔直徑縮小到1. 2 1. 8mm時，通入濃度為100%的 GFe氣體，腐蝕時間為10 20分鐘，腐蝕完畢后，將其熔縮為實心的石英玻璃芯棒，該石英 芯棒的纖芯直徑為3. 2 4mm，纖芯數(shù)值孔徑為0. 03 0. 10，石英玻璃內(nèi)包層相對氟摻雜 低折射率套管的相對折射率差為0. 2% 1. 16%。 本發(fā)明提供的大模場有源光纖，兼具大模場與近似單模輸出的優(yōu)點，提高了有源 光纖的承受激光功率能力與儲能密度，提高了輸出激光的光束質(zhì)量，避免了輸出激光空心 環(huán)的技術(shù)問題；雙石英包層結(jié)構(gòu)提升了有源光纖高功率傳輸能力與耐溫性能，大大地提高 了高功率光纖激光器件的可靠性；采用等離子化學(xué)氣相沉積工藝技術(shù)，顯著提升氟的沉積 效率，能夠?qū)⑹⒉ＡУ恼凵渎式档偷?i. 0%以下，提高了原材料的利用效率，降低了制造 成本。


圖1為本發(fā)明大模場有源光纖的橫截面示意圖；
圖2為本發(fā)明大模場有源光纖橫截面上折射率分布圖；
圖3為實施例一制成大模場有源光纖吸收譜圖；
圖4為實施例四制成大模場有源光纖吸收譜圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作出詳細(xì)的說明。 如圖1所示，本發(fā)明的大模場有源光纖由纖芯1和依次包覆在該纖芯1外表面上 的石英玻璃內(nèi)包層2、石英玻璃外包層3和涂層4拉制而成，涂層4為保護(hù)層，與現(xiàn)有光纖產(chǎn) 品的保護(hù)層相同。纖芯l由摻雜稀土離子的四氯化硅在石英玻璃管中沉積、熔縮而成，上述 稀土離子為鐿離子、銩離子或二者的組合，使用的化合物可以是稀土離子的鹵化物溶液，如 氯化鐿溶液、氯化銩溶液等。纖芯1的折射率為漸變折射率且纖芯折射率剖面參數(shù)a的變 化范圍為1《a《3，石英玻璃內(nèi)包層2的外形呈正多棱柱狀，例如可以為正六棱柱或正八 棱柱，石英玻璃外包層3由純石英玻璃管內(nèi)壁沉積氟而成，與內(nèi)包層2相對折射率差A(yù) % 在-O. 1% _1.5%之間。纖芯中的稀土離子為鐿離子或銩離子或為二者的混合物，其摩爾 百分比含量為0. 02% 0. 36%，當(dāng)采用鐿離子和銩離子的混合物時，該混合物中鐿離子和 銩離子的摩爾百分比為l : 1 8。圖2為該大模場有源光纖折射率分布圖。
本發(fā)明還提供了上述大模場有源光纖的制造方法，下面以五種實施例對該方法加 以說明。 實施例一 該實施例包括以下步驟 A10、用PCVD等離子化學(xué)氣相沉積工藝制備出氟摻雜的低折射率高純石英玻璃套 管，該套管材料相對純石英玻璃的相對折射率差為-1. 06%，即用PCVD工藝在一個空心石 英玻璃基管的內(nèi)壁上沉積氟，得到內(nèi)壁為摻氟層的石英玻璃套管； A20、用PCVD等離子體化學(xué)氣相沉積工藝在另一個空心石英玻璃基管的內(nèi)壁上沉 積四氯化硅和四氯化鍺制成用于拉制纖芯的預(yù)制件。該步驟中，石英玻璃基管內(nèi)壓力為 1000pa 1200pa，加熱石英玻璃基管的微波功率為5. OkW 7. OkW，沉積溫度為1200°C 125(TC，在纖芯沉積過程中，四氯化硅氣體流量為1500ml/min 1600ml/min，芯層不同半 徑位置的四氯化鍺流量按照Qjr) = A,B^r+QXr"曲線進(jìn)行控制，其中A1 = 11.69，Bl =0. 1326， Cl = -12. 02， a工=2. 0， r為時間；同時采用全氣相的方式將鐿離子(Yb3+)氣 體按照摩爾含量為0. 02% 0. 36%的比例通入到四氯化硅和四氯化鍺混合氣體中；
A30、將沉積完畢的摻雜有鐿離子的石英基管安置在預(yù)制件熔縮車床上熔縮成實心 的預(yù)制件，即在氫氧焰220(TC的高溫作用下，石英管緩慢收縮，當(dāng)石英管的中心孔直徑縮小 到1. 8mm時，通入濃度為100%的(^6氣體，腐蝕時間為20分鐘，腐蝕完畢后，將其熔縮為實 心的石英玻璃芯棒。該石英芯棒的纖芯直徑為4mm，數(shù)值孔徑為0. 05，纖芯折射率剖面分布參 數(shù)a = 1.92，石英玻璃內(nèi)包層相對氟摻雜低折射率套管的相對折射率差為1.06%。
A40、將上述實心的預(yù)制件進(jìn)行精密機(jī)械加工，磨制成外形為正八棱柱狀的內(nèi)包層；
A50、將上述正多棱柱插入到步驟A10得到氟摻雜的低折射率高純石英玻璃套管
7中，形成大模場有源光纖預(yù)制棒。 A60、在拉絲塔上，于220(TC左右的高溫下，將上述大模場有源光纖預(yù)制棒在拉絲 塔上拉制成大模場有源光纖，纖芯直徑為100 i！ m，內(nèi)包層外接圓直徑為420 i！ m，外包層直 徑為550iim。 本實施例制成大模場有源光纖吸收譜見圖3所示，經(jīng)過測試，該光纖在915nm波 長的吸收系數(shù)為6. 82dB/m，在975nm波長的吸收系數(shù)為7. 56dB/m，光纖的纖芯數(shù)值孔徑為 0. 05，內(nèi)包層的數(shù)值孔徑為0. 212。
實施例二 本實施例與實施例一的區(qū)別在于， 步驟A10中，套管材料相對純石英玻璃的相對折射率差為-1. 50% 。 步驟A20中鐿離子(Yb3+)的摩爾含量為0. 12% ，纖芯的折射率剖面分布參數(shù)a =
2. 03。 步驟A30中當(dāng)石英管的中心孔直徑縮小到1.2mm時，通入濃度為100%的(:2&氣 體，腐蝕時間為10分鐘。腐蝕完畢后，將其熔縮為實心的石英玻璃芯棒。該石英芯棒的纖 芯直徑為3mm，纖芯數(shù)值孔徑為0. 05。石英玻璃內(nèi)包層相對氟摻雜低折射率套管的相對折 射率差為1.5%。 步驟A60中，拉制成的大模場有源光纖的纖芯直徑為llOym，內(nèi)包層直徑為 350 ii m，外包層直徑為450 y m。 本實施例的大模場有源光纖的吸收譜如圖3所示，經(jīng)過測試，該光纖在915nm波 長的吸收系數(shù)為4. 82dB/m，在975nm波長的吸收系數(shù)為5. 21dB/m，光纖的纖芯數(shù)值孔徑為 0. 05，內(nèi)包層的數(shù)值孔徑為0. 25。
實施例三 本實施例與實施例一的區(qū)別在于， 步驟A10中，套管材料相對純石英玻璃的相對折射率差為-0. 30% 。 步驟A20中，A1 = 10. 72，Bl = 0. 15，Cl = -11. 68， a ! = 2. 8，鐿離子(Yb3)摩爾
含量為0. 15%，纖芯折射率剖面分布參數(shù)a = 2. 86。 步驟A30中，當(dāng)石英管的中心孔直徑縮小到1.6mm時，通入濃度為100%的(^6氣 體，腐蝕時間為15分鐘，腐蝕完畢后，將其熔縮為實心的石英玻璃芯棒，該石英芯棒的纖芯 直徑為3. 2mm，纖芯數(shù)值孔徑為0. 06。
步驟A40中，實心的預(yù)制件磨制成外形為正六棱柱狀的內(nèi)包層； 步驟A60中，拉制成的大模場有源光纖纖芯直徑為202 y m，內(nèi)包層直徑為655 y m，
外包層直徑為756 ii m。 本實施例的大模場有源光纖的吸收譜如圖3所示，經(jīng)過測試，該光纖在915nm波長 的吸收系數(shù)為4. 96dB/m，在975nm波長的吸收系數(shù)為5. 32dB/m。該光纖的纖芯數(shù)值孔徑為 0. 06，內(nèi)包層的數(shù)值孔徑為0. 11。
實施例四 本實施例與實施例一的區(qū)別在于， 步驟A10中，套管材料相對純石英玻璃的相對折射率差為-1. 30% 。 步驟A20中，Al = 10. 52， Bl = 0. 16， Cl = -11. 32， a ! = 1. 98，銩離子(Tm3+)的摩爾含量為0. 18%，纖芯的折射率剖面分布參數(shù)a = 2. 02。 步驟A30中當(dāng)石英管的中心孔直徑縮小到1. 68mm時，通入濃度為100%的C2F6氣 體，腐蝕時間為15分鐘。腐蝕完畢后，將其熔縮為實心的石英玻璃芯棒。該石英芯棒的纖 芯直徑為3. 6mm，纖芯數(shù)值孔徑為0. 06mm，石英玻璃內(nèi)包層相對氟摻雜低折射率套管的相 對折射率差為1.3%。 步驟A60中，拉制成的大模場有源光纖纖芯直徑為116 ii m，內(nèi)包層直徑為358 y m， 外包層直徑為450 ii m。經(jīng)過測試，該光纖的吸收譜如圖4所示。本實施例制成大模場有源光纖在795nm波長的吸收系數(shù)為4. 96dB/m， 1180nm波 長的吸收系數(shù)為2. 16dB/m， 1210nm波長的吸收系數(shù)為4. 06dB/m，該光纖的纖芯數(shù)值孔徑為 0. 06，內(nèi)包層的數(shù)值孔徑為0. 235。
實施例五 本實施例與實施例一的區(qū)別在于， 步驟AIO中，套管材料相對純石英玻璃的相對折射率差為-1. 20%。
步驟A20中，Al = 10. 52， Bl = 0. 16， Cl = -11. 32， a ! = 2. 98，鐿離子(Yb3+)的 摩爾含量為0.06%，銩離子(Tm3+)的摩爾含量為O. 12%，纖芯的折射率剖面分布參數(shù)a = 2. 0。 步驟A30中當(dāng)石英管的中心孔直徑縮小到2.0mm時，通入濃度為100%的(:2&氣 體，腐蝕時間為10分鐘。腐蝕完畢后，將其熔縮為實心的石英玻璃芯棒。該石英芯棒的纖 芯直徑為4. 2mm，纖芯數(shù)值孔徑為0. 06mm，石英玻璃內(nèi)包層相對氟摻雜低折射率套管的相 對折射率差為1.20%。 步驟A60中，拉制成的大模場有源光纖纖芯直徑為120 ii m，內(nèi)包層直徑為350 y m， 外包層直徑為450 ii m。 本實施例制成大模場有源光纖在795nm波長的吸收系數(shù)為3. 16dB/m， 915nm波 長的吸收系數(shù)為2. 06dB/m，975nm波長的吸收系數(shù)為2. 78dB/m，該光纖的纖芯數(shù)值孔徑為 0. 06，內(nèi)包層的數(shù)值孔徑為0.215。本實施例僅提供了一種鐿離子(Yb3+)和銩離子(Tm3+) 的摩爾含量，實際上，二者的混合比例可以為1 : 1 8，例如鐿離子(Yb3+)0. 12%、銩離 子(Tm3+)0. 12% ;鐿離子(Yb3+)0. 03%、銩離子(Tm3+)0. 24% ;鐿離子(Yb3+)0. 05%、銩離 子(Tm3+)0. 20%。 本發(fā)明不局限于上述最佳實施方式，任何人應(yīng)該得知在本發(fā)明的啟示下作出的結(jié) 構(gòu)變化，凡是與本發(fā)明具有相同或相近的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
大模場有源光纖，由纖芯和依次包覆在該纖芯外表面上的石英玻璃內(nèi)包層、石英玻璃外包層、涂層組成，其特征在于所述纖芯由摻雜稀土離子的四氯化硅在石英玻璃管中沉積、熔縮而成，其折射率為漸變折射率且纖芯折射率剖面參數(shù)α的變化范圍為1≤α≤3，石英玻璃內(nèi)包層的外形呈正多棱柱狀。
2. 如權(quán)利要求1所述的大模場有源光纖，其特征在于所述石英玻璃內(nèi)包層的外形呈正 六棱柱或正八棱柱。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的大模場有源光纖，其特征在于所述石英玻璃外包層由純石 英玻璃摻氟組成，摻氟形成的相對折射率差A(yù) %在-0. 1% -1. 5%之間。
4. 如權(quán)利要求3所述的大模場有源光纖，其特征在于所述纖芯中的稀土離子為鐿離子 或銩離子，其摩爾百分比含量為0. 02% 0. 36%。
5. 如權(quán)利要求3所述的大模場有源光纖，其特征在于所述纖芯中的稀土離子為鐿離子 和銩離子的混合物，該混合物的摩爾百分比含量為0. 02% 0. 36%，其中鐿離子和銩離子 的摩爾百分比為1 : 1 8。
6. 大模場有源光纖的制造方法，其特征在于包括以下步驟A10、用PCVD等離子化學(xué)氣相沉積工藝制備出內(nèi)壁為氟摻雜層的石英玻璃套管，該套 管與純石英玻璃的相對折射率差為-0. 3% -1. 5% ;A20、用等離子體化學(xué)氣相沉積工藝技術(shù)在另一個空心石英玻璃基管的內(nèi)壁上沉積四 氯化硅和四氯化鍺制成用于拉制折射率漸變纖芯的預(yù)制件，并采用全氣相的方式摻雜稀土 離子；A30、在220(TC的溫度下將步驟A20得到的空心石英玻璃管熔縮成實心的預(yù)制件； A40、將上述實心的預(yù)制件加工成正多棱柱形；A50、將正多棱柱插入到步驟A10得到的內(nèi)壁為摻氟層的石英玻璃套管內(nèi)形成大模場 有源光纖預(yù)制棒；A60、將上述大模場有源光纖預(yù)制棒在拉絲塔上拉制成大模場有源光纖。
7. 如權(quán)利要求6所述的大模場有源光纖的制造方法，其特征在于步驟A20中摻雜的稀 土離子為鐿離子或銩離子，其摩爾百分比含量為0. 02% 0. 36%。
8. 如權(quán)利要求6所述的大模場有源光纖的制造方法，其特征在于步驟A20中摻雜的稀 土離子為鐿離子和銩離子的混合物，該混合物的摩爾百分比含量為0. 5 0. 6%，其中鐿離 子和銩離子的摩爾百分比為10% 80%。
9. 如權(quán)利要求6、7或8所述的大模場有源光纖的制造方法，其特征在于步驟A20中，石 英玻璃基管內(nèi)壓力為900pa 1600pa，加熱石英玻璃基管的微波功率為3. OkW 15. OkW， 沉積溫度為1100 1300°C，四氯化硅氣體的流量為800ml/min 1600ml/min，四氯化鍺流 量按照Qjr) = AAXr+QXr"曲線進(jìn)行控制，其中A1 = 10. 52 11. 69，Bl = 0. 1326 0. 16， Cl = -12. 02 -11. 32， a工=1. 98 2. 8，同時含稀土離子的氣體按照摩爾百分比 0. 02% 0. 36%的比例通入到四氯化硅和四氯化鍺混合氣體中，纖芯折射率剖面分布參數(shù) a = 1. 92 2. 86。
10. 如權(quán)利要求9所述的大模場有源光纖的制造方法，其特征在于步驟A30中，當(dāng)石英 管的中心孔直徑縮小到1. 2 1. 8mm時，通入濃度為100%的(:2&氣體，腐蝕時間為10 20 分鐘，腐蝕完畢后，將其熔縮為實心的石英玻璃芯棒，該石英芯棒的纖芯直徑為3. 2 4mm，纖芯數(shù)值孔徑為0. 03 0. IO，石英玻璃內(nèi)包層相對氟摻雜低折射率套管的相對折射率差 為0. 2% 1. 16%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光纖及其制造方法，是一種大模場有源光纖及其制造方法，大模場有源光纖由纖芯和依次包覆在該纖芯外表面上的石英玻璃內(nèi)包層、石英玻璃外包層、涂層拉制而成，纖芯由摻雜稀土離子的四氯化硅在石英玻璃管中沉積、熔縮而成，其折射率為漸變折射率且纖芯折射率剖面參數(shù)α的變化范圍為1≤α≤3，石英玻璃內(nèi)包層的外形呈正多棱柱狀。本發(fā)明提供的大模場有源光纖，兼具大模場與近似單模輸出的優(yōu)點，提高了有源光纖承受激光功率的能力與儲能密度，提高了輸出激光的光束質(zhì)量，避免了輸出激光空心環(huán)的問題，同時大大地提高了高功率光纖激光器件的可靠性，提高了原材料的利用效率，降低了制造成本。
文檔編號C03B37/02GK101738682SQ201010000810
公開日2010年6月16日 申請日期2010年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月18日
發(fā)明者李詩愈, 王冬香, 羅文勇, 胡福明, 胡鵬, 陳偉, 雷道玉, 黃文俊 申請人:烽火通信科技股份有限公司