本發(fā)明屬于高功率光纖激光器及放大器領(lǐng)域，尤其涉及一種主動(dòng)調(diào)控全固態(tài)反諧振光纖傳輸帶范圍的方法。

背景技術(shù)：

1、全固態(tài)反諧振光纖兼具大模場(chǎng)單模傳輸及分布式濾波的特性，在高功率光纖激光器和放大器領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。與空芯反諧振光纖不同，全固態(tài)反諧振光纖采用玻璃纖芯及內(nèi)包層，通過調(diào)控高折圓環(huán)的厚度與折射率可以控制諧振帶和傳輸帶的范圍，可以在保證光纖進(jìn)行大模場(chǎng)傳輸?shù)耐瑫r(shí)，實(shí)現(xiàn)分布式濾波的效果。近年來，全固態(tài)反諧振光纖的設(shè)計(jì)、制備和激光性能被廣泛關(guān)注。

2、然而，全固態(tài)反諧振光纖在高溫拉絲過程中，其高折圓環(huán)和內(nèi)包層玻璃界面會(huì)伴隨著不可避免的元素?cái)U(kuò)散，這會(huì)改變高折圓環(huán)的折射率分布以及厚度。根據(jù)諧振波長(zhǎng)計(jì)算公式：可知，這會(huì)影響全固態(tài)反諧振光纖的傳輸帶及濾波范圍。該元素?cái)U(kuò)散過程往往難以精準(zhǔn)控制，且對(duì)光纖激光性能影響極大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種主動(dòng)調(diào)控全固態(tài)反諧振光纖傳輸帶范圍的方法，該方法能夠?qū)饫w的傳輸帶和濾波范圍進(jìn)行主動(dòng)調(diào)控，且不影響其固有的大模場(chǎng)單模傳輸特性，適用于高功率光纖激光器和放大器領(lǐng)域，同時(shí)具有成本低、元素?cái)U(kuò)散均勻、傳輸帶可調(diào)節(jié)范圍大、操作簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)。

2、本發(fā)明的主動(dòng)調(diào)控全固態(tài)反諧振光纖傳輸帶范圍的方法，包括以下步驟：

3、s1.將全固態(tài)反諧振光纖置于高溫爐中，向高溫爐內(nèi)通入保護(hù)氣體并維持氣體流速恒定，該全固態(tài)反諧振光纖自內(nèi)向外依次是纖芯、內(nèi)包層和高折圓環(huán)，纖芯為稀土共摻或無稀土摻雜玻璃，內(nèi)包層為無稀土摻雜玻璃，高折圓環(huán)為高折射率玻璃，纖芯、內(nèi)包層和高折圓環(huán)的折射率分別為ncore，nclad和nt，且nt>ncladncore；

4、s2.將高溫爐內(nèi)溫度升至全固態(tài)反諧振光纖的退火上限溫度附近，并保持一定時(shí)間；

5、s3.將高溫爐內(nèi)溫度降至室溫，取出光纖；

6、s4.對(duì)清洗、干燥后的光纖表面固化低折涂覆。

7、較佳地，步驟s1中，纖芯、內(nèi)包層和高折圓環(huán)的玻璃基質(zhì)選自石英玻璃、硅酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃、氟化物玻璃、硫系玻璃和碲酸鹽玻璃中的一種。

8、較佳地，步驟s2和步驟s3中，持續(xù)通入步驟s1中的保護(hù)氣體，并維持氣體流速與步驟s1中相等。進(jìn)一步地，保護(hù)氣體為氧氣、氮?dú)狻⒑?、氬氣、二氧化碳中的一種，保護(hù)氣體的氣體流速為0.2-5l/min。

9、較佳地，步驟s2中，退火上限溫度為玻璃黏度降至1013dpa·s時(shí)的溫度，退火上限溫度附近為退火上限溫度±200℃。

10、較佳地，步驟s2中，高溫爐內(nèi)溫度在退火上限溫度附近保持一定時(shí)間的范圍為0.5-48小時(shí)

11、較佳地，步驟s3中，將高溫爐內(nèi)溫度降至室溫所用時(shí)長(zhǎng)范圍為1至24小時(shí)。

12、較佳地，步驟s1中，纖芯組分中摻雜鐿、鉺、銩、釹、鈥中的至少一種稀土離子，或者，纖芯組分中不摻雜稀土。

13、較佳地，步驟s1中，纖芯、內(nèi)包層和高折圓環(huán)的熱膨脹系數(shù)差異在30%以內(nèi)，纖芯、內(nèi)包層和高折圓環(huán)的軟化溫度差異在200℃以內(nèi)。

14、較佳地，步驟s1中，高折圓環(huán)與內(nèi)包層的折射率差值范圍為0.01至0.1。

15、較佳地，步驟s1中，高折圓環(huán)壁厚范圍0.5-5?μm。

16、較佳地，步驟s1中，高折圓環(huán)中摻雜鋇或鍺元素。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的主動(dòng)調(diào)控全固態(tài)反諧振光纖傳輸帶范圍的方法，通過確定退火溫度、優(yōu)化退火時(shí)間來獲得目標(biāo)傳輸帶及濾波范圍，能夠?qū)θ虘B(tài)反諧振光纖的傳輸帶和濾波范圍進(jìn)行主動(dòng)調(diào)控，且不影響其固有的大模場(chǎng)單模傳輸特性，同時(shí)，該方法具有成本低、元素?cái)U(kuò)散均勻、傳輸帶可調(diào)節(jié)范圍大、操作簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)，具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種主動(dòng)調(diào)控全固態(tài)反諧振光纖傳輸帶范圍的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的主動(dòng)調(diào)控全固態(tài)反諧振光纖傳輸帶范圍的方法，其特征在于，步驟s1中，所述纖芯、內(nèi)包層和高折圓環(huán)的玻璃基質(zhì)選自石英玻璃、硅酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃、氟化物玻璃、硫系玻璃和碲酸鹽玻璃中的一種。

3.如權(quán)利要求1所述的主動(dòng)調(diào)控全固態(tài)反諧振光纖傳輸帶范圍的方法，其特征在于，步驟s2和步驟s3中，持續(xù)通入步驟s1中的保護(hù)氣體，并維持氣體流速與步驟s1中相等。

4.如權(quán)利要求3所述的主動(dòng)調(diào)控全固態(tài)反諧振光纖傳輸帶范圍的方法，其特征在于，所述保護(hù)氣體為氧氣、氮?dú)狻⒑?、氬氣、二氧化碳中的一種，所述保護(hù)氣體的氣體流速為0.2-5l/min。

5.如權(quán)利要求1所述的主動(dòng)調(diào)控全固態(tài)反諧振光纖傳輸帶范圍的方法，其特征在于，步驟s2中，所述退火上限溫度為玻璃黏度降至1013dpa·s時(shí)的溫度，所述退火上限溫度附近為退火上限溫度±200℃。

6.如權(quán)利要求1所述的主動(dòng)調(diào)控全固態(tài)反諧振光纖傳輸帶范圍的方法，其特征在于，步驟s2中，高溫爐內(nèi)溫度在退火上限溫度附近保持一定時(shí)間的范圍為0.5-48小時(shí)。

7.如權(quán)利要求1所述的主動(dòng)調(diào)控全固態(tài)反諧振光纖傳輸帶范圍的方法，其特征在于，步驟s3中，將高溫爐內(nèi)溫度降至室溫所用時(shí)長(zhǎng)范圍為1至24小時(shí)。

8.如權(quán)利要求1所述的主動(dòng)調(diào)控全固態(tài)反諧振光纖傳輸帶范圍的方法，其特征在于，步驟s1中，所述纖芯組分中摻雜鐿、鉺、銩、釹、鈥中的至少一種稀土離子，或者，所述纖芯組分中不摻雜稀土。

9.如權(quán)利要求1所述的主動(dòng)調(diào)控全固態(tài)反諧振光纖傳輸帶范圍的方法，其特征在于，步驟s1中，所述纖芯、內(nèi)包層和高折圓環(huán)的熱膨脹系數(shù)差異在30%以內(nèi)，所述纖芯、內(nèi)包層和高折圓環(huán)的軟化溫度差異在200℃以內(nèi)。

10.如權(quán)利要求1所述的主動(dòng)調(diào)控全固態(tài)反諧振光纖傳輸帶范圍的方法，其特征在于，步驟s1中，所述高折圓環(huán)與所述內(nèi)包層的折射率差值范圍為0.01至0.1。

11.如權(quán)利要求1所述的主動(dòng)調(diào)控全固態(tài)反諧振光纖傳輸帶范圍的方法，其特征在于，步驟s1中，高折圓環(huán)壁厚的范圍0.5-5?μm。

12.如權(quán)利要求1所述的主動(dòng)調(diào)控全固態(tài)反諧振光纖傳輸帶范圍的方法，其特征在于，步驟s1中，所述高折圓環(huán)中摻雜鋇或鍺元素。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種主動(dòng)調(diào)控全固態(tài)反諧振光纖傳輸帶范圍的方法，該方法包括以下步驟：將全固態(tài)反諧振光纖置于高溫爐中，向高溫爐內(nèi)通入保護(hù)氣體并維持氣體流速恒定；將高溫爐內(nèi)溫度升至全固態(tài)反諧振光纖的退火上限溫度附近，并保持一定時(shí)間；將高溫爐內(nèi)溫度降至室溫，取出光纖；對(duì)清洗、干燥后的光纖表面固化低折涂覆。該方法通過確定退火溫度、優(yōu)化退火時(shí)間來獲得目標(biāo)傳輸帶及濾波范圍，能夠?qū)θ虘B(tài)反諧振光纖的傳輸帶和濾波范圍進(jìn)行主動(dòng)調(diào)控，且不影響其固有的大模場(chǎng)單模傳輸特性，同時(shí)，該方法具有成本低、元素?cái)U(kuò)散均勻、傳輸帶可調(diào)節(jié)范圍大、操作簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)，具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：焦艷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：聚芯光子科技（臺(tái)州）有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19