[发明专利]添加稀土类纤芯光纤及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及添加稀土类纤芯光纤及其制造方法。基于本发明的添加稀土类纤芯光纤，作为光纤激光器、光放大器等的光放大用纤维而使用，特别地适用于构成光纤激光器。

本发明，要求于2005年10有26日在日本申请的特愿2005-311002号的优先权，并援用其内容。

背景技术

近年来，报告了以添加了钕(Nd)、铒(Er)、镨(Pr)、镱(Yb)等的稀土类元素的光纤(以下记为添加稀土类纤芯光纤)为激光器活性物质的单一模式光纤激光器或光放大器，在光传感器、光通信领域中具有多种利用的可能性，并正期待其应用。作为该应用例之一，有使用了在纤芯中添加了Yb的光纤(以下，记为添加Yb纤芯光纤)的添加Yb纤芯光纤激光器，正研究其在标记、修理、焊接、切割/钻孔、溶接等的用途，并正在产品化。一直以来，作为用于这些加工用途的激光器，以YAG激光器为主流，但是，近年来对于加工性能的要求变得更加严格，其结果，对于激光器性能的要求也变得更高。若举例，则有如下等的要求：

1.为了能进行高精细加工而要求更小的光点尺寸。

2.要求更高的输出。

3.要求缩短激光器维护等的停止时间(MTBF、MTBM)。

针对这些要求，添加Yb纤芯光纤激光器，具有以下特征：

1.μm级的光点尺寸。

2.从数W到数kW的输出。

3.3万小时以上的预测寿命。

与以往的YAG激光器相比，添加Yb纤芯光纤激光器具有较大的优点。

作为添加稀土类纤芯光纤，一般可知有专利文献1和专利文献2中记载的使用稀土类元素掺杂玻璃而得到的光纤。对于该稀土类元素掺杂玻璃，在由SiO₂系成分构成的基质玻璃中，添加了稀土类元素、铝、氟，成为以该玻璃为纤芯部分的添加稀土类纤芯光纤，所以，在纤芯部分为添加了稀土元素、铝、氟的情形。

对一般的使用于光纤中的SiO₂玻璃或GeO₂-SiO₂系玻璃，如果添加了大约0.1质量％以上的稀土类元素则有产生所谓的浓度消光的缺点。这是由于稀土类离子彼此在玻璃中集结(簇化)，所激发的电子能量，通过非放射性的过程而变得容易失去的现象，损害了发光的寿命、效率。通过共同掺杂稀土类元素和Al，可以不损害发光特性地添加高浓度的稀土类元素，即使与激发光之间的作用长度较短也能得到充分的放大增益，所以，可以实现激光器或光放大器的小型化，对此，在专利文献1中有记载。

关于添加稀土类纤芯光纤，特别是关于稀土类元素掺杂玻璃的制作方法，在专利文献2中有记载。在该方法中，将具有已连结的开气孔的石英系多孔质玻璃制的母材，浸渍在含有稀土类元素离子及铝离子的溶液中，使稀土类元素和铝含浸于该母材中，之后，进行将母材干燥使稀土类元素和铝的盐沉积在母材的气孔内，将沉积后的盐氧化并进行使其稳定的干燥工序，对干燥工序后的母材进行烧结来使其玻璃化。并且，在从上述干燥工序结束后到上述烧结工序结束为止的期间，在含有氟的环境中，对上述母材进行加热处理，来掺杂氟。

在这样得到的稀土类元素掺杂玻璃的周围，合成成为包层部分的玻璃，而制成光纤制造用的玻璃母材，之后，对该母材进行拉丝而得到稀土类元素掺杂光纤。在此，为了得到用于在添加Yb纤芯光纤激光器中使用的光纤，在该稀土类元素掺杂玻璃的制作工序中，作为稀土类元素使用镱(Yb)即可。