[发明专利]一种纤芯尺寸纵向渐变的增益光纤

说明书

一种纤芯尺寸纵向渐变的增益光纤，包括纤芯(1‑1)、内包层(1‑2)和外包层(1‑3)，内包层(1‑2)包裹住纤芯(1‑1)，外包层(1‑3)包在内包层(1‑2)外，整体构成增益光纤，其中，纤芯和外包层的横截面为圆形、内包层的横截面为圆形或正八边形，内包层横截面及其对应外接圆直径沿光纤长度方向恒定不变，外包层直径沿光纤长度方向恒定不变，纤芯包括直径沿光纤长度方向恒定的两个小直径区域、一个直径沿光纤长度方向恒定的大直径区域和两个直径渐变的过渡直径区域；第一小直径区域、第一过渡区域、大直径区域、第二过渡区域、第二小直径区域依次连接，形成纤芯的尺寸沿光纤长度方向先变大后变小而的增益光纤。

技术领域

本发明总体地涉及光纤技术领域，具体地涉及一种纤芯尺寸纵向渐变的增益光纤。

背景技术

在光纤激光、光纤传感等领域，目前使用的增益光纤一般为纤芯尺寸沿光纤长度方向恒定不变的增益光纤，该类光纤制作工艺简单、易批量生产，在相关领域得到了广泛的应用。

当前，有两类纤芯尺寸沿着光纤长度方向变化的光纤，一类是光纤纤芯直径沿着光纤长度方向单周期渐变的光纤，一类是是光纤纤芯直径沿着光纤长度方向多周期渐变的光纤。

专利“一种基于拉锥光纤的湿度传感器”(CN201320141604)、“一种抗弯曲拉锥光纤及其制造方法”(CN201310641596)、“一种在拉锥光纤侧面高效沉积硫化钨的方法”(CN201410810484)、“一种硫系玻璃拉锥光纤的制备方法”(CN201510021302)、“一种在拉锥光纤上沉积二维材料的方法”(CN201610423416)、“一种拉锥光纤多参数辨识系统及其方法”(CN201611103462)、“基于拉锥光纤的相移光栅及其制作方法”(CN201710334994)等，提出一类单周期渐变的光纤，该类光纤中纤芯直径沿着光纤长度方向单调递增/递减，或者沿着光纤长度方向单周期的先减小再增大，在纤芯直径变化过程中，包层直径随着纤芯直径的变化而变化，纤芯直径与包层直径的比例不变。

专利“用于制作超窄线宽光纤激光器的微拉锥光纤及激光器(CN201310069242.1)”，提出利用一种拉锥区域轴向长度为1.5～2厘米、相邻两个拉锥区的轴向中心之间间隔4～6米的、总长度大于或等于80米的周期性多锥段光纤，在环形腔激光器中实现稳定的单频激光运转。专利“基于拉锥光纤的多波长可转换可调谐光纤激光器(CN201410106212.8)”，提出利用一种拉锥光纤锥区直径为4～10微米、长度为0.5～2厘米的周期性锥形光纤在环形激光器中实现不同波长的调谐输出。专利“基于拉锥光纤的可调谐双波长锁模光纤激光器(CN201610567283.7)”，提出利用一种调制周期为6.8～7.2纳米，锥腰为7.0～7.5微米的周期性拉锥光纤实现可调谐2微米波段双波长锁模光纤激光输出。在该类光纤的各个周期性的纤芯直径变化过程中，纤芯直径与包层直径的比例也保持不变。

上述两类尺寸渐变光纤中，光纤的纤芯直径与包层直径的比例沿着光纤长度方向保持不变，即纤芯减小时、包层也等比例减小，纤芯增大时、包层也等比例增大。然而，在高功率激光器等特定领域中，由于光纤的包层或内包层需要传输高功率的泵浦光，如果沿着光纤长度方向包层或内包层的直径变化、尤其是直径减小，会导致泵浦光从光纤的包层泄露和损耗，严重时会烧毁增益光纤。在某些特定领域，需要利用纤芯直径渐变的增益光纤。比如，在高功率全光纤振荡器中，为了抑制模式不稳定，一般需要采用纤芯直径和模场面积较小、归一化频率较低的增益光纤来抑制高阶模式的产生，从而提高激光器输出功率；但是，为了抑制非线性效应、提升受激拉曼散射的阈值，需要采用纤芯直径和模场面积较大的增益光纤。因此，一般而言，普通结构的尺寸均匀增益光纤难以平衡非线性效应抑制和模式不稳定抑制的矛盾；普通包层随着长度变化的增益光纤又难以解决泵浦无损耗传输的问题。

发明内容

针对上述已有技术的不足，本发明提供了一种纤芯尺寸纵向渐变的增益光纤，能够克服现有增益光纤难以同时兼顾非线性效应抑制、模式不稳定抑制的问题，并能保证泵浦激光在包层中无损传输。