本實用新型屬于光纖激光器及其元器件領(lǐng)域，涉及一種雙包層有源光纖。

背景技術(shù)：

有源光纖是一種在纖芯摻入某些特定的稀土離子從而可以吸收短波長泵浦光并發(fā)出長波長激光的光纖。在雙包層光纖技術(shù)出現(xiàn)之前，人們都采用單模光纖摻雜稀土離子的方式制備有源光纖。由于單模光纖的纖芯直徑一般為8μm至10μm，想要從光纖的端面將大功率的泵浦光耦合進光纖并不是一件容易的事情，由于泵浦功率的限制，單模摻雜光纖激光器的輸出功率始終不能突破。隨著雙包層光纖結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，該問題迎刃而解。雙包層光纖的工作原理是：泵浦光通過光學(xué)系統(tǒng)耦合進入內(nèi)包層，泵浦光在內(nèi)包層中來回反射向前傳輸，不斷經(jīng)過中間的摻雜纖芯，纖芯中的稀土離子吸收泵浦光，使得纖芯形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生激光，并在纖芯中傳輸。與單模光纖相比，雙包層光纖在吸收效率上比單模光纖提高了上百倍。

雙包層光纖的結(jié)構(gòu)設(shè)計大大改善了光纖激光器的輸出功率，但是內(nèi)包層和纖芯都是圓對稱結(jié)構(gòu)的雙包層光纖的吸收效率仍然只有10％，存在大量的螺旋光始終沒有經(jīng)過纖芯，不被纖芯所吸收的情況。因此人們在內(nèi)包層的形狀和纖芯的位置上進行了改進，提出了多種不同形狀的內(nèi)包層結(jié)構(gòu)，如D型、梅花型、矩形、六邊形、八邊形等等，纖芯位置略作偏心也可提高吸收效率。而目前國內(nèi)的主流進口雙包層有源光纖Nufern光纖的內(nèi)包層的橫截面為正八邊形。

然而，正八邊形內(nèi)包層光纖也存在一些弊端，例如圓柱體預(yù)制棒在打磨成橫截面為正八邊形的棱柱時，棱柱的邊由于較為鋒利而導(dǎo)致易裂易碎，且預(yù)制棒在被打磨的過程中，打磨后廢棄的石英材料達整體的10％。

因此，針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，有必要提供一種有源雙包層光纖以改善現(xiàn)有的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的問題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種雙包層有源光纖，有效解決預(yù)制棒在打磨的時候易裂易碎的問題，并能同時降低預(yù)制棒的制作成本。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)解決方案是這樣實現(xiàn)的：一種雙包層有源光纖，包括由內(nèi)至外依次設(shè)置的石英纖芯1、內(nèi)包層2、外包層3與涂覆層4，所述石英纖芯1的折射率大于所述內(nèi)包層2的折射率，所述內(nèi)包層2的折射率大于所述外包層3的折射率，其特征在于，所述內(nèi)包層2的橫截面為八段直線20和八段圓弧21組成的中心對稱圖形，所述直線20和所述圓弧21分別相鄰連接，所述八段直線20延長后兩兩相交構(gòu)成一個正八邊形。

進一步的，所述八段圓弧21形成的圓的半徑與所述直線20相交形成的正八邊形的內(nèi)切圓的半徑比為1.035～1.070。

本實用新型可帶來以下有益效果：

在對雙包層有源光纖預(yù)制棒進行研磨的時候，減小直徑，并且保留預(yù)制棒原有棱角處的圓弧，不用將圓弧刻意打磨成直線，如此可以減少預(yù)制棒的用料、減少研磨損耗，同時還可以減少研磨的時間，另外，圓弧的保留還降低了預(yù)制棒在尖角處開裂、破損的幾率，提高光纖的成品率。

上述說明僅是本實用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本實用新型的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。

附圖說明

圖1為本實用新型優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型優(yōu)選實施例內(nèi)包層橫截面直線段延長形成正八邊形的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型優(yōu)選實施例內(nèi)包層橫截面圓弧段形成的圓與直線段形成的正八邊形內(nèi)切圓的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實用新型實施例中雙包層有源光纖泵浦吸收系數(shù)測試圖。

圖中：

1：石英纖芯 2：內(nèi)包層 3：外包層 4：涂覆層

20：直線 21：圓弧

具體實施方式

為進一步闡述本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本實用新型雙包層有源光纖具體實施方式、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細說明如下。

本實用新型所述的一種雙包層有源光纖，包括由內(nèi)至外依次設(shè)置的石英纖芯1、內(nèi)包層2、外包層3和涂覆層4，石英纖芯1的折射率大于內(nèi)包層2的折射率，內(nèi)包層2的折射率大于外包層3的折射率，其中，內(nèi)包層2的橫截面是一個由八段直線20和八段圓弧21組成的圖形，直線20和圓弧21分別相鄰連接，如圖2所示，八段直線20延長后兩兩相交構(gòu)成一個正八邊形，內(nèi)包層的橫截面為一個中心對稱圖形。如圖3所示，八段圓弧21構(gòu)成的圓的半徑與八段直線20相交形成的正八邊形的內(nèi)切圓的半徑比為1.035～1.070。

雙包層有源光纖的具體制作方法包括如下步驟：

(1)明確雙包層有源光纖預(yù)制棒母棒的芯層直徑d以及芯包比α，計算出D₁＝d*α，其中D₁是預(yù)制棒研磨后直線對邊的間距；

(2)圓弧構(gòu)成的圓的半徑與直線相交形成的正八邊形的內(nèi)切圓的半徑比β為1.035～1.070，計算出D₂＝D₁*β，其中D₂為預(yù)制棒母棒套管后待研磨直邊的外徑；

(3)將光纖預(yù)制棒母棒套管至外徑為D₂；

(4)對外徑為D₂的預(yù)制棒進行研磨，直至內(nèi)包層橫截面的四對直線對邊間距均為D₁；

(5)將研磨后的預(yù)制棒進行光纖拉絲為雙包層有源光纖。

實施例一

雙包層有源光纖的具體制作方法包括如下步驟：

(1)明確雙包層有源光纖預(yù)制棒母棒的芯層直徑d＝2mm以及芯包比α＝1:20，計算得出D₁＝2*20＝40mm，其中D₁是預(yù)制棒研磨后直線對邊的間距；

(2)圓弧構(gòu)成的圓的半徑與直線相交形成的正八邊形的內(nèi)切圓的半徑比β為1.035，計算出D₂＝40*1.035＝41.4mm，其中D₂為預(yù)制棒母棒套管后待研磨直邊的外徑；

(3)將光纖預(yù)制棒母棒套管至外徑為41.4mm；

(4)對外徑為41.4mm的預(yù)制棒進行研磨，直至內(nèi)包層橫截面的四對直線對邊間距均為40mm；

(5)將研磨后的預(yù)制棒進行光纖拉絲為纖芯直徑20μm，內(nèi)包層直徑(直邊對邊距)400μm的雙包層有源光纖，測得其915nm與975nm的包層泵浦吸收系數(shù)見圖2。

實施例二

雙包層有源光纖的具體制作方法包括如下步驟：

(1)明確雙包層有源光纖預(yù)制棒母棒的芯層直徑d＝2mm以及芯包比α＝1:20，計算得出D₁＝2*20＝40mm，其中D₁是預(yù)制棒研磨后直線對邊的間距；

(2)圓弧構(gòu)成的圓的半徑與直線相交形成的正八邊形的內(nèi)切圓的半徑比β為1.035，計算出D₂＝40*1.050＝42mm，其中D₂為預(yù)制棒母棒套管后待研磨直邊的外徑；

(3)將光纖預(yù)制棒母棒套管至外徑為42mm；

(4)對外徑為42mm的預(yù)制棒進行研磨，直至內(nèi)包層橫截面的四對直線對邊間距均為40mm；

(5)將研磨后的預(yù)制棒進行光纖拉絲為纖芯直徑20μm，內(nèi)包層直徑(直邊對邊距)400μm的雙包層有源光纖，測得其915nm與975nm的包層泵浦吸收系數(shù)見圖2。

實施例三

雙包層有源光纖的具體制作方法包括如下步驟：

(1)明確雙包層有源光纖預(yù)制棒母棒的芯層直徑d＝2mm以及芯包比α＝1:20，計算得出D₁＝2*20＝40mm，其中D₁是預(yù)制棒研磨后直線對邊的間距；

(2)圓弧構(gòu)成的圓的半徑與直線相交形成的正八邊形的內(nèi)切圓的半徑比β為1.035，計算出D₂＝40*1.070＝42.8mm，其中D₂為預(yù)制棒母棒套管后待研磨直邊的外徑；

(3)將光纖預(yù)制棒母棒套管至外徑為42.8mm；

(4)對外徑為42.8mm的預(yù)制棒進行研磨，直至內(nèi)包層橫截面的四對直線對邊間距均為40mm；

(5)將研磨后的預(yù)制棒進行光纖拉絲為纖芯直徑20μm，內(nèi)包層直徑(直邊對邊距)400μm的雙包層有源光纖，測得其915nm與975nm的包層泵浦吸收系數(shù)見圖2。

如圖2所示，雙包層有源光纖的泵浦吸收系數(shù)為非線性遞增。通過上述方法制得的雙包層有源光纖可用于光纖激光器中，實現(xiàn)激光焊接、激光切割、激光打孔、激光打標、激光雕刻以及激光武器。

以上僅是本使用新型的具體應(yīng)用范例，對本實用新型的保護范圍不構(gòu)成任何限制。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方案，均落在本實用新型權(quán)利保護范圍之內(nèi)。