[发明专利]多组分玻璃全固态带隙型光子晶体光纤的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光子晶体光纤，特别是一种多组分玻璃全固态带隙型光子晶体光纤的制备方法。

背景技术

光子带隙型光子晶体光纤是指内包层周期性对称排列空气孔（只能是空芯光纤）或者高折射率毛细棒，包层有效折射率大于纤芯的折射率。包层周期性排布的高折射率毛细棒形成二维光子带隙结构从而导光，因此对于耦合到纤芯的光波具有选择性导波、滤波特性。带隙型光子晶体光纤在原理和性能不同于一般的普通光纤和折射率导引型光子晶体光纤，该光纤的纤芯只允许特定波段的光通过。目前全固态带隙型光子晶体光纤主要的应用有：超连续谱产生，受激拉曼散射(SRS)和受激布里渊散射(SBS)的抑制以及自发辐射放大(ASE)抑制等。

与石英玻璃相比，多组分玻璃有更高的非线性系数，更宽的传输窗口，以及更容易的折射率调节，更大的稀土离子溶解度，因而在超连续谱产生，脉冲压缩，光学参量放大，波长转换以及激光输出等方面都有广阔的应用前景。目前多数研究都集中在石英玻璃光纤，而诸如硅酸盐、磷酸盐、氟磷酸盐、碲酸盐、锗酸盐等多组分玻璃的光子晶体光纤的报道非常少。相对于石英玻璃而言，多组分玻璃制备的难度更大，能在光学性能(如折射率)以及热学性能(如热膨胀系数，玻璃化温度等)上匹配且生产工艺成熟的多组分玻璃很少，这就为多组分玻璃的研究带来了困难。目前已有的多组分玻璃光纤报道主要集中在全反射导光机制的，包括用于超连续谱产生的硅酸盐和碲酸盐光子晶体光纤，高的双折射效应的硅酸盐光子晶体光纤，色散调节的铅硅酸盐光子晶体光纤,应用于光纤激光器的磷酸盐玻璃光子晶体光纤等。关于多组分玻璃空气孔带隙型光纤已有少部分的相关文献报道，然而全固态带隙型光子晶体光纤除了碲酸盐玻璃光纤，其余则几乎没有报道。已报道关于碲酸盐玻璃全固态带隙光纤使用的光纤制备手段相当复杂，依旧沿用石英光纤的制备方法，d/Λ参数很难灵活调节（d为包层中高折射率毛细棒的直径，Λ为相邻高折射率毛细棒的距离），高折射率的毛细棒层数亦不能活变化，一般情况下还需要气压控制、气氛保护装置等。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种多组分玻璃全固态带隙型光子晶体光纤的制备方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种多组分玻璃全固态带隙型光子晶体光纤的制备方法，其特点在于该方法包括下列步骤：

①玻璃选用：选用为多组分玻璃,包括硅酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、氟磷酸盐玻璃、碲酸盐玻璃、锗酸盐玻璃，一种光纤中使用的为同基质的玻璃；

②要求选用的玻璃物化性能稳定，光学损耗低于10dB/m、拉制光纤时不析晶、不分相。光纤制备时选用两到三种物理性能接近的同类型玻璃，制备无源光纤时使用两种玻璃，要求两种玻璃折射率差大于1%。制备有源光纤时还需要第三种稀土离子掺杂的玻璃作为纤芯，包层的有效折射率必须大于纤芯折射率，玻璃的拉丝温度差要小于100℃；

③制备玻璃管与玻璃棒：制备无源光纤时选定同基质玻璃中的两种玻璃，将低折射率和高折射率玻璃分别记为A和B。利用机械钻孔和机械滚圆的方法将所述的A玻璃分别加工成空心玻璃管和玻璃棒，分别记为A空心玻璃管和A玻璃棒。所述的A空心玻璃管的内径记为d₁，外径为D₁，5mm≤D₁≤28mm，内外径比例0.18≤d₁/D₁≤0.86，玻璃管的长度50mm≤L₁≤250mm，所述的A玻璃棒的直径为D₂,长度为L₂，50mm≤L₂≤250mm,5mm≤D₂≤28mm；将所述的B玻璃加工成B玻璃棒，直径为D₃，长度L₃，D₃=D₁，长度L₃与L₁基本相当。制备有源光纤时，另外还需要选择一种稀土离子掺杂的玻璃，将其加工成C玻璃棒，直径D₄，长度L₄，5mm≤D₄≤28mm，50mm≤L₄≤250mm；