雙包層光纖用鉛硅酸鹽玻璃及其雙包層光纖制備方法
【專利摘要】一種雙包層光纖用鉛硅酸鹽玻璃及其雙包層光纖制備方法，利用熔融法制備纖芯、內(nèi)包層和外包層玻璃，采用堆疊法制備光纖預制棒，進行拉絲，得到雙包層鉛硅酸鹽玻璃光纖。對拉制的雙包層光纖進行激光實驗，在793nmLD泵浦下實現(xiàn)了～2μm激光輸出。
【專利說明】雙包層光纖用鉛硅酸鹽玻璃及其雙包層光纖制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及?2 μ m激光輸出的雙包層光纖，特別是一種雙包層光纖用鉛硅酸鹽 玻璃及其雙包層光纖制備方法。

【背景技術】
[0002] 波長在?2μπι的中紅外激光，在軍事、醫(yī)療、環(huán)保、遙感監(jiān)測、光通訊等領域有著 非常廣闊的應用前景和重要的應用價值。其中?2 μ m單頻激光由于在相干雷達以及作為 更長波長中紅外激光和超連續(xù)譜的泵浦源有潛在應用而備受關注。通常?2 μ m波段的發(fā) 光通過摻雜Tm3+(3F4^3H 6)或Ho3+(5I7^5I 8)來獲得。從材料的角度用于?2μπι光纖激光 器的增益光纖又可分為石英光纖和多組分玻璃光纖。
[0003] 雖然在摻銩石英光纖中已經(jīng)實現(xiàn)了千瓦級?2 μ m激光輸出，但石英光纖稀土離 子溶解度較低，目前用于單頻激光器的石英光纖Tm2O3摻雜濃度為lwt%，相對較低的摻雜 濃度就要求增益光纖長度較長，這最終導致在石英光纖中難以實現(xiàn)窄線寬單頻激光輸出 (Photonics Technol. Lett, IEEE, 23, 417, 2011.)〇
[0004] 多組分玻璃玻璃包括氟化物玻璃光纖，重金屬氧化物玻璃光纖以及硅酸鹽玻璃光 纖，與石英光纖相比，它們都可以實現(xiàn)較高的稀土離子摻雜濃度，從而可以在較短的光纖中 實現(xiàn)高增益。但氟化物玻璃和重金屬軟化點較低，與石英光纖不易熔接，從而難以實現(xiàn)商 用化；鋁硅酸鹽玻屬于一種硅酸鹽玻璃，玻璃軟化溫度較高，可以與石英光纖熔接，但是? 2 μ m發(fā)光性能較差，不易實現(xiàn)激光輸出。
[0005] 多組分玻璃光纖一般采用管棒法制備，但是在玻璃管的加工過程中難以對玻璃管 內(nèi)壁進行拋光，這給光纖帶來比較大的損耗；同時，通過這種方法制備的光纖內(nèi)包層和外包 層一般都為圓形，由此會產(chǎn)生螺旋光，降低光纖的泵浦耦合效率。堆疊法是一種快捷簡便的 方法，可以制備較高質(zhì)量的光纖（專利申請?zhí)枺?01310511894. 6)，但該專利未涵蓋鉛硅酸 鹽玻璃。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種雙包層光纖用鉛硅酸鹽玻璃及其雙包層光纖制備方 法。用該玻璃采用堆疊法制備雙包層光纖，在793nmLD泵浦下實現(xiàn)了?2 μ m激光輸出。
[0007] 本發(fā)明的技術解決方案如下：
[0008] -種雙包層光纖用鉛硅酸鹽玻璃，其特點在于該玻璃包括芯層玻璃、內(nèi)包層玻璃 和外包層玻璃，均由鉛硅酸鹽玻璃組成，相應的鉛硅酸鹽玻璃的摩爾百分比配方如下：
[0009]

【權利要求】
1. 一種雙包層光纖用鉛硅酸鹽玻璃，其特征在于該玻璃包括芯層玻璃、內(nèi)包層玻璃和 外包層玻璃，均由鉛硅酸鹽玻璃組成，相應的鉛硅酸鹽玻璃的摩爾百分比配方如下：
2. -種鉛硅酸鹽玻璃雙包層光纖的制備方法，其特征在于該方法包括以下幾個步驟： ① 纖芯玻璃的制備：按照權利要求1所述的纖芯玻璃選定配方后稱量原料，將粉末狀 原料充分混合均勻后，放入石英陶瓷坩堝中熔化，熔化溫度為1250?1350°C，通入純度為 99. 9 %干燥氧氣鼓泡除水，鼓泡兩個小時之后，在1450°C下進行澄清，澄清半小時后，充分 攪拌均化，最后將玻璃液倒入預熱的不銹鋼模具上成型，成型后送入退火爐，在玻璃化轉(zhuǎn)變 溫度Tg上下十度以內(nèi)保溫20個小時，然后以1?8°C/小時降至100°C，再關閉退火爐電 源，自然冷卻至室溫； ② 內(nèi)包層玻璃的制備：除成分不同外，其制備過程與纖芯玻璃的制備過程相同； ③ 外包層玻璃的制備：除成分不同外，其制備過程與纖芯玻璃的制備過程相同； ④ 玻璃粗棒的制備：將所選取的纖芯、內(nèi)包層和外包層玻璃經(jīng)切割、打磨、拋光加工成 所需尺寸的圓形的粗棒，三根粗棒表面的光潔度均為2級； ⑤ 將上述的粗棒分別依次固定在拉絲機上，在玻璃粘度為l〇5Pa?s時拉制成直徑為 1mm的毛細棒； ⑥ 將拉制的毛細棒切割成6-11_，采用堆疊法制備雙包層光纖預制棒； ⑦ 將所述的預制棒固定在拉絲機上進行光纖拉制，預制棒掉頭后，通過調(diào)節(jié)送棒速度 和拉絲速度來控制光纖的直徑，收集直徑為200ym的雙包層光纖。
【文檔編號】C03C13/04GK104402236SQ201410588036
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月28日 優(yōu)先權日:2014年10月28日
【發(fā)明者】劉雪強, 陳丹平, 王龍飛, 李文濤, 關珮雯 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所