[实用新型]单偏振非周期性大节距单模有源微结构光纤

说明书

本实用新型公开了一种单偏振非周期性大节距单模有源微结构光纤，该光纤包括有源纤芯区、内包层空气孔区、应力硼棒阵列区、外包层空气孔区和外包层基底区，内、外包层空气孔区内设置沿光纤轴向分布且贯穿整根光纤的若干空气孔，应力硼棒阵列区内设置沿光纤轴向分布且贯穿整根光纤的掺硼石英棒，使有源微结构光纤出射的光为单偏振光。经过有源微结构光纤中微结构包层和应力硼棒区的优化设计，可使在激光热量导致了光纤截面折射率发生变化的情况下，单模和高阶模仍然可以得到较好的模式分离，且仍然保持单偏振光。在高功率运转的情况下，可保证较好的光束质量和单偏振的状态，为稳定的高能量高功率激光运转奠定了基础。

技术领域

本实用新型涉及微结构光纤领域，特别涉及一种单偏振非周期性大节距单模有源微结构光纤。

背景技术

近年来，高功率光纤激光器，特别是出于相干合成等需要的有单偏振性能的高功率光纤激光器在制造加工、军事等方面的应用越来越广泛。为了输出更高的功率，降低高功率下引起的光纤的非线性效应，一般采取扩大有源光纤纤芯面积的方法，当纤芯面积扩大时，根据光纤单模的判定公式，为了保持有源光纤仍为单模输出，在制造光纤时，需要缩小掺杂光纤纤芯和包层的有效折射率差。但是由于通过MCVD等掺杂技术使掺杂光纤纤芯和包层石英的折射率差不能非常小，以至于不能满足扩大纤芯面积的同时保持有源光纤仍为单模输出。随着微结构光纤概念的出现，研究人员通过使光纤的包层变为微结构包层的方法实现了在有源光纤纤芯面积相对大的情况下，仍然可以保证光纤为单模输出。

在保证光纤为单模输出的有源光纤微结构包层的空气孔排列方式里，大节距（相邻空气孔圆心之间的距离大于光的波长10倍以上的情况）周期性排列的空气孔为近年来常用的有源微结构光纤中的一种微结构包层空气孔的排列方式。但是这种单模输出的光纤，并不是绝对的单模输出，只不过是高阶模能量所占的能量比例比基模能量所占的比例要低很多。单偏振有源微结构光纤在高功率下，由于热效应，光纤截面的折射率会发生周期性的分布从而形成光栅，改变了有源微结构光纤原有的单模单偏振输出的折射率分布。从而会影响高阶模和基模能量所占比例分配，降低基模能量所占的比例，影响光束质量。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种单偏振非周期性大节距单模有源微结构光纤，以使单偏振有源微结构光纤的基模和高阶模实现更好的分离（其原理是因为大节距有源微结构光纤内包层里大节距空气孔的非周期排列减少了纤芯模式能量通过耦合泄露到包层模式，从而使光纤的纤芯基模和高阶模实现了更好的分离），以解决高功率下由于热致光栅效应引起的模式蜕变（不稳定）问题。

本实用新型采取的技术方案是：一种单偏振非周期性大节距单模有源微结构光纤，其特征在于：由内到外依次为包括有源纤芯区、内包层空气孔区、应力硼棒阵列区、外包层空气孔区和外包层基底区，所述内包层空气孔区和外包层空气孔区内设置沿光纤轴向分布且贯穿整根光纤的若干空气孔，若干空气孔以纤芯轴心为中心，环绕于所述有源纤芯区周围，所述应力硼棒阵列区内设置沿光纤轴向分布且贯穿整根光纤的若干掺硼石英棒，使有源微结构光纤出射的光为单偏振光。

本实用新型所述环绕于有源纤芯区周围的若干空气孔至少设置两圈，相邻空气孔的孔间距为12μm-30μm，空气孔直径与最内层成周期性排列的相邻空气孔圆心的距离比值范围为大于0，且小于43%。

本实用新型所述外包层空气孔区中的空气孔径向长度在1-30μm之间。

本实用新型所述有源纤芯区为掺镱、掺铒、掺铥或掺钕中的任意一种。

本实用新型所述外包层基底区域为石英、软玻璃或塑料中的任意一种。

本实用新型所述应力硼棒阵列区对称设置在有源纤芯区的两侧。