[发明专利]近单模准渐变折射率大模场增益光纤及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光学领域，涉及一种光纤，尤其涉及一种用于高功率光纤激光器或放大器的近单模准渐变折射率大模场增益光纤及制备方法。

背景技术

由于光纤激光器具有体积小、效率高、寿命长、光束质量好、免维护等特色，在先进制造、国防安全、科学研究等领域有广泛的应用前景，对这种新一代高功率激光的开发一直是国际激光界关注的焦点。在高能光纤激光器领域，国外公司不仅技术上遥遥领先，而且还牢牢占据市场垄断地位。我国很多的光纤激光器研究小组也做了大量的工作，也取得了一些不错的科研成果，但是目前大多处于原理研制阶段，尚存在很多面向产业化的关键技术需要攻克。例如研制高功率光纤激光器用的高性能增益光纤和光纤器件均需从国外购买。

高功率光纤激光器输出激光功率由掺有稀土离子的光纤纤芯输出的，传统光纤的纤芯折射率高于包层的折射率。根据光纤横截面折射率的分布情况，传统光纤分为阶跃折射率分布和渐变折射率分布两种，如图1所示。阶跃折射率分布类型的光纤能够易于产生单模输出，但模场面积有限，不能用于产生很高的功率；渐变折射率分布类型的光纤有较大的模场面积，但不易于产生单模输出。

渐变折射率光纤的折射率分布公式为：

n(r)=n2[1-2Δ(r/a)α]1/2r<an1(1-2Δ)1/2a≤r≤b---(1)]]>

其中α是折射率分布的幂指数，a和b分别是纤芯和内包层的半径，Δ为相对折射率差。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种实现高光束质量的激光输出、能够获得较大的模场面积以及有效提高光纤激光器的输出功率水平的近单模准渐变折射率大模场增益光纤及制备方法。

本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种近单模准渐变折射率大模场增益光纤，包括纤芯以及包裹于纤芯外部的包层，其特殊之处在于：所述近单模准渐变折射率大模场增益光纤还包括设置在增益纤芯和包层之间的环形增益区。

上述环形增益区是一系列同心的环形增益介质层。

上述一系列同心的环形增益介质层形成折射率准渐变的非均匀布拉格结构。

上述纤芯和环形增益区均是掺杂稀土离子的石英介质；所述掺杂稀土离子是铒离子、镱离子、铥离子、钕离子、铒离子与镱离子共掺或铥离子与钬离子共掺。

上述纤芯是一根或多根。

上述纤芯是奇数根；所述奇数根纤芯相互平行；所述纤芯之间的距离处于1-20um之间。

上述近单模准渐变折射率大模场增益光纤还包括设置在包层外部用于限制泵浦光在包层内传输的低折射率涂层。

一种近单模准渐变折射率大模场增益光纤的制备方法，其特殊之处在于：所述方法包括以下步骤：

1)制备稀土掺杂光纤芯棒；