專利名稱：一種多摻稀土離子多芯雙包層光纖的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及多摻稀土離子多芯雙包層光纖，屬于大功率寬帶光纖放大器、大功率多波長光纖激光器、特種光纖技術領域。
背景技術：
摻稀土光纖放大器或激光器采用摻稀土元素(Nd，Sm, Ho, Er，Pr，Tm, Yb等)離子 光纖，利用受激輻射機制實現(xiàn)光的直接放大。每種稀土元素的吸收截面與發(fā)射截面都不相同，導致對應光纖的工作波長也 不一樣。例如，摻釹光纖工作波長為1000-1150nm，1320-140()nm;摻鉺光纖工作波長 550nm, 850nm, 980-1000nm, 1500-1600nm, 1660nm, 1720nm, 2700nm ；摻鐿光纖工作波長為 970-1040nm ；摻釷光纖工作波長為 455nm，480nm，803_825nm，1460_1510nm，1700_2015nm， 2250-2400nm ；摻鐠光纖工作波長為 490nm，520nm，601_618nm，631_641nm，707_725nm， 880-886nm,902-916nm, 1060-1 IlOnm, 1260_1350nm ；摻鈥光纖工作波長為 550nm，753nm， 1380nm，2040-2080nm，2900nm。摻釤光纖工作波長為651nm，摻不同的玻璃基質的稀土離 子，其增益帶寬與性質也有差異。例如純硅光纖玻璃基質的摻鉺光纖，其1500nm增益半波 譜寬為7. 94nm，而鋁磷硅光纖玻璃基質的摻鉺光纖，其1500nm增益半波譜寬為43. 3nm[ff. J. Miniscalco. Optical andelectronic properties of rare-earth ions in glasses in rare-earth doped fiber lasers andamplifier. New York :Marcel Dekker. 2001，pp : 17-112]?，F(xiàn)有的雙包層光纖或者為單摻稀土的，或者為雙摻稀土。即使是雙摻稀土光纖， 也是利用兩種摻稀土元素對泵浦源的吸收截面不同，以及兩種距離很近的元素能級相互作 用，實現(xiàn)一種摻稀土元素吸收泵浦功率，另一種元素受激放大的目的，如鉺鐿共摻光纖。因 此，現(xiàn)有的雙包層光纖放大信號帶寬通常只有幾十nm，當要放大不同的波長信號，且波長間 隔超過IOOnm時，就需要分別配置不同的雙包層光纖，再進行信號合并，結構復雜且成本很 尚ο
發(fā)明內容為了克服已有的傳統(tǒng)雙包層光纖僅僅只能放大很窄的波長范圍，本實用新型提供 一種多摻稀土離子多芯雙包層光纖及其制作方法。本實用新型的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的多摻稀土離子多芯雙包層光纖，其纖芯包括N個獨立的纖芯，2 < NS 12，其中這N 個纖芯中至少有兩個纖芯的摻稀土離子類型不同。纖芯類型包括摻釹離子纖芯、摻鉺離子 纖芯、摻鐿離子纖芯、摻釷離子纖芯、摻鐠離子纖芯、摻鈥離子纖芯、摻釤離子纖芯、釹鐿共 摻離子纖芯、鉺鐿共摻離子纖芯。每個獨立的纖芯的直徑相等或不等。多摻稀土離子多芯雙包層光纖內包層形狀為圓形或非圓形，非圓形包括矩形、D 型、圓角矩形、三角形、六邊形、八邊形、梅花形。[0009]本實用新型的有益效果具體如下多摻稀土離子多芯雙包層光纖，可放大波長從400nm至2900nm寬范圍包含0、E、S，C，L，U/XL波段的信號。相對于傳統(tǒng)放大多波段信號中，需要對每一波段分別配置對應的 摻稀土離子類型的雙包層光纖再進行信號合并，顯然，采用多摻稀土離子多芯雙包層光纖 明顯減少連接損耗，結構更加緊湊。由于各摻稀土離子纖芯相互之間的空間獨立性，因此不 需要用復雜的光機電的控制系統(tǒng)來消除激光信號的串擾問題。多摻稀土離子多芯雙包層光 纖具有結構緊湊，受環(huán)境影響小等優(yōu)點。

圖1為多摻稀土離子三芯雙包層光纖截面圖圖2為多摻稀土離子兩芯雙包層光纖截面圖圖3為多摻稀土離子六芯雙包層光纖截面圖圖4為多摻稀土離子十二芯雙包層光纖截面圖
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步描述。實施例一多摻稀土離子多芯雙包層光纖，其纖芯包括摻釹離子纖芯、摻鈥離子纖芯、摻鉺 離子纖芯，內包層形狀為圓角矩形，參見圖1。上述多摻稀土離子三芯雙包層光纖的制作方法，詳細描述如下步驟一，制作三根摻稀土離子雙包層光纖的預制棒，這三根光纖預制棒摻稀土離 子分別為釹離子、鈥離子、鉺離子，內包層的形狀均為圓角矩形；步驟二，將這三根的不同摻稀土離子雙包層光纖預制棒拉制成直徑均為IOmm的 細棒，用氫氟酸將上述三根芯層直徑均為IOmm的細棒的外包層腐蝕掉，留下內包層和芯層兩層。步驟三，將步驟三處理后的三根細棒組織起來，套上內徑為30mm的石英管。步驟四，將完成步驟三的細棒拉絲，拉制成三個芯層直徑均為Iym的多摻稀土離 子三芯雙包層光纖。其中內包層2的形狀為圓角矩形，外包層1的形狀為圓形，內包層包括 摻釹離子纖芯3、摻鈥離子纖芯4、摻鉺離子纖芯5，參見圖1。實施例二多摻稀土離子多芯雙包層光纖，其纖芯包括摻鉺離子纖芯、摻鐿離子纖芯，內包 層形狀為圓形，參見圖2。上述多摻稀土離子兩芯雙包層光纖的制作方法，詳細描述如下步驟一，制作兩根摻稀土離子雙包層光纖的預制棒，這兩根光纖預制棒摻稀土離 子分別為鉺離子、鐿離子，每根光纖預制棒都摻上鍺、硼。內包層的形狀均為圓形；步驟二，將這兩根的不同摻稀土離子雙包層光纖預制棒拉制成直徑均為IOmm的 細棒，用用激光切割的辦法將上述兩根芯層直徑均為IOmm的細棒的外包層腐蝕掉，留下內 包層和芯層兩層。步驟三，將步驟三處理后的兩根細棒組織起來，套上內徑為20mm的石英管。[0029]步驟四，將完成步驟三的細棒拉絲，拉制成兩個芯層直徑均為5μπι的多摻稀土離子兩芯雙包層光纖。其中外包層1的形狀為圓形，內包層2的形狀為圓形，內包層包括摻鉺 離子纖芯6、摻鐿離子纖芯7，參見圖2。實施例三多摻稀土離子多芯雙包層光纖，其纖芯包括摻釹離子纖芯、摻鈥離子纖芯、摻鉺 離子纖芯、釹鐿離子共摻纖芯、摻鉺離子纖芯、摻鈥離子纖芯，內包層形狀為圓形，參見圖3。上述多摻稀土離子六芯雙包層光纖的制作方法，詳細描述如下步驟一，制作六根摻稀土離子雙包層光纖的預制棒，這六根光纖預制棒摻稀土離 子分別為釹離子、鈥離子、鉺離子、釹鐿離子、鉺離子、鈥離子。內包層的形狀均為圓形；步驟二，其中一根摻鉺雙包層光纖預制棒拉制成直徑為IOmm的細棒，一根釹鐿離 子共摻雙包層光纖預制棒拉制成直徑為8mm的細棒，其余摻稀土離子雙包層光纖預制棒拉 制成直徑均為5mm的細棒，用研磨的辦法將上述六根細棒的外包層腐蝕掉，留下內包層和
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心層兩層。步驟三，將步驟三處理后的六根細棒組織起來，套上內徑為38mm的石英管。步驟四，將完成步驟三的細棒拉絲，拉制成多摻稀土離子兩芯雙包層光纖。其中外 包層1的形狀為圓形，內包層2的形狀為圓形，內包層包括纖芯直徑為5μπι的摻釹離子纖 芯8、纖芯直徑為5 μ m的摻鈥離子纖芯9、纖芯直徑為20 μ m的摻鉺離子纖芯10、纖芯直徑 為10 μ m的釹鐿離子共摻纖芯11、纖芯直徑為5 μ m的摻鉺離子纖芯12、纖芯直徑為5 μ m 的摻鈥離子纖芯13，參見圖2。實施例四多摻稀土離子多芯雙包層光纖，其纖芯包括摻鐠離子纖芯、摻鐿離子纖芯、摻鉺 離子纖芯、摻釹離子纖芯、摻釤離子纖芯、摻鈥離子纖芯、摻釷離子纖芯、釹鐿離子共摻纖 芯、鉺鐿離子共摻纖芯、摻鐿離子纖芯、摻鉺離子纖芯、摻釷離子纖芯，內包層形狀為矩形參 見圖4。上述多摻稀土離子十二芯雙包層光纖的制作方法，詳細描述如下步驟一，制作十二根光敏摻稀土離子雙包層光纖的預制棒，這十二根光纖預制棒 摻稀土離子分別為鐠離子、鐿離子、鉺離子、釹離子、釤離子、鈥離子、釷離子、釹鐿離子、鉺 鐿離子、鐿離子、鉺離子、釷離子，每根光纖預制棒都摻上鍺、硼。內包層的形狀均為正方 形；步驟二，其中一根摻鈥雙包層光纖預制棒拉制成直徑為8mm的細棒，一根釹鐿離 子共摻雙包層光纖預制棒拉制成直徑為6mm的細棒，其余摻稀土離子雙包層光纖預制棒拉 制成直徑均為5mm的細棒，用機械切割的辦法將上述十二根細棒的外包層腐蝕掉，留下內 包層和芯層兩層。步驟三，將步驟三處理后的十二根細棒組織起來，套上內徑為60mm的石英管。步驟四，將完成步驟三的細棒拉絲，拉制成多摻稀土離子十二芯雙包層光纖。其中 外包層1的形狀為圓形，內包層2的形狀為正方形，內包層包括纖芯直徑為5μπι的摻鐠離 子纖芯14、纖芯直徑為5 μ m的摻鐿離子纖芯15、纖芯直徑為5 μ m的摻鉺離子纖芯16、纖芯 直徑為5 μ m的釹離子纖芯17、纖芯直徑為5 μ m的摻釤離子纖芯18、纖芯直徑為8 μ m的摻 鈥離子纖芯19，纖芯直徑為5 μ m的摻釷離子纖芯20、纖芯直徑為6 μ m的釹鐿離子共摻纖芯21、纖芯直徑為5 μ m的鉺鐿離子共摻纖芯22、纖芯直徑為5 μ m的摻鐿離子纖芯23、纖芯 直徑為5 μ m的摻鉺離子纖芯24、纖芯直徑為5 μ m的摻釷離子纖芯25，參見圖4。實施例五多摻稀土離子多芯雙包層光纖，其纖芯包括N個獨立摻稀土纖芯，2 < NS 12，其 中這N個摻稀土纖芯中至少有兩個纖芯的摻稀土離子類型不同，內包層形狀為任意形狀。上述多摻稀土離子多芯雙包層光纖的制作方法步驟一，制作摻稀土離子雙包層光纖的預制棒N根，2 < N < 12 ;N為2到12之間 的整數(shù)，N根光纖預制棒芯層摻稀土離子不全相同，內包層形狀為任意形狀，將摻稀土離子 雙包層光纖預制棒拉制成細棒，細棒芯層直徑為5 IOmm ；步驟二，用研磨或激光切割或機械切割或氫氟酸腐蝕的辦法將上述N根細棒的外 包層去掉，留下內包層和芯層兩層；步驟三、將處理后的細棒組織起來，套上石英管；步驟四、將完成步驟四的棒拉絲，拉制成多摻稀土離子多芯雙包層光纖，其中內包 層內各芯層直徑為1 20 μ m。
權利要求一種多摻稀土離子多芯雙包層光纖，其特征為其纖芯包括N個獨立的纖芯，2≤N≤12，其中這N個纖芯中至少有兩個纖芯的摻稀土離子類型不同；纖芯類型包括摻釹離子纖芯、摻鉺離子纖芯、摻鐿離子纖芯、摻釷離子纖芯、摻鐠離子纖芯、摻鈥離子纖芯、摻釤離子纖芯、釹鐿共摻離子纖芯、鉺鐿共摻離子纖芯。
2.根據(jù)權利要求1所述的多摻稀土離子多芯雙包層光纖，其特征為多摻稀土離子多 芯雙包層光纖內包層形狀為圓形或非圓形，非圓形包括矩形、D型、圓角矩形、三角形、六邊 形、八邊形、梅花形。
專利摘要一種多摻稀土離子多芯雙包層光纖，涉及多摻稀土離子多芯雙包層光纖，屬于大功率寬帶光纖放大器、大功率多波長光纖激光器、特種光纖技術領域。同時放大O、E、S，C，L，U/XL波段的信號，不需要對每一波段分別配置光纖放大器再進行信號合并，明顯減少了連接損耗，結構更加緊湊。其纖芯包括N個獨立的纖芯，2≤N≤12，其中這N個纖芯中至少有兩個纖芯的摻稀土離子類型不同。纖芯類型包括摻釹離子纖芯、摻鉺離子纖芯、摻鐿離子纖芯、摻釷離子纖芯、摻鐠離子纖芯、摻鈥離子纖芯、摻釤離子纖芯、釹鐿共摻離子纖芯、鉺鐿共摻離子纖芯。每個獨立的纖芯的直徑相等或不等。該雙包層光纖結構緊湊，受環(huán)境影響小。
文檔編號G02B6/036GK201576109SQ200920246558
公開日2010年9月8日 申請日期2009年11月4日 優(yōu)先權日2009年11月4日
發(fā)明者周倩, 寧提綱, 張帆, 李晶, 胡旭東, 裴麗 申請人:北京交通大學