[实用新型]一种纤芯尺寸纵向连续渐变的增益光纤

权利要求书

1.一种纤芯尺寸纵向连续渐变的增益光纤，它包括纤芯(1-1)、内包层(1-2)和外包层(1-3)，所述内包层(1-2)包裹住纤芯(1-1)，外包层(1-3)包在内包层(1-2)外，其特征在于，

所述纤芯(1-1)横截面的外围尺寸沿光纤长度方向先变大后变小，纤芯(1-1)沿光纤长度方向包括依次连接的第一小尺寸区域(1-4)、尺寸连续渐变区域(1-5)、第二小尺寸区域(1-6)；所述第一小尺寸区域(1-4)和第二小尺寸区域(1-6)横截面的外围尺寸沿光纤长度方向不变，所述尺寸连续渐变区域(1-5)为横截面外围尺寸沿光纤长度方向先逐渐变大再逐渐变小的连续渐变区域；所述尺寸连续渐变区域(1-5)两端的横截面外围尺寸分别同与之连接的第一小尺寸区域(1-4)和第二小尺寸区域(1-6)的横截面外围尺寸相等；

所述内包层(1-2)和外包层(1-3)横截面的外围尺寸均沿光纤长度方向恒定不变；所述纤芯(1-1)的折射率大于内包层(1-2)的折射率，所述内包层(1-2)的折射率大于外包层(1-3)的折射率。

2.如权利要求1所述的纤芯尺寸纵向连续渐变的增益光纤，其特征在于，所述纤芯(1-1)横截面的形状为圆形、正多边形、椭圆形、半圆形中的一种；

所述内包层(1-2)的横截面和外包层(1-3)横截面外周的形状为圆形、正多边形形、椭圆形形、半圆形形中的一种；

纤芯(1-1)、内包层(1-2)和外包层(1-3)三者横截面的几何中心重合。

3.如权利要求2所述的纤芯尺寸纵向连续渐变的增益光纤，其特征在于，所述纤芯(1-1)为圆形，纤芯(1-1)的第一小尺寸区域(1-4)和第二小尺寸区域(1-6)的直径相同，沿光纤长度方向恒定且不大于20微米；所述第一小尺寸区域(1-4)和第二小尺寸区域(1-6)的数值孔径均沿光纤长度方向恒定不变且在0.03-0.1之间。

4.如权利要求3所述的纤芯尺寸纵向连续渐变的增益光纤，其特征在于，所述纤芯(1-1)的尺寸连续渐变区域(1-5)的直径沿光纤长度方向的变化为连续函数。

5.如权利要求4所述的纤芯尺寸纵向连续渐变的增益光纤，其特征在于，所述连续函数的一个表现形式如下式(1)所示：

其中r表示光纤纤芯半径，z表示光纤长度分布，b为常数。

6.如权利要求5所述的纤芯尺寸纵向连续渐变的增益光纤，其特征在于，所述尺寸连续渐变区域(1-5)的两个端点处为直径最小值处，中央位置处为直径最大值处；且尺寸连续渐变区域(1-5)两端的最小直径值不小于与之连接的第一小尺寸区域(1-4)和第二小尺寸区域(1-6)的直径，中央位置的最大直径值不小于30微米；所述尺寸连续渐变区域(1-5)的数值孔径沿光纤长度方向恒定不变且在0.03-0.1之间。

7.如权利要求1所述的纤芯尺寸纵向连续渐变的增益光纤，其特征在于，所述纤芯(1-1)的第一小尺寸区域(1-4)、尺寸连续渐变区域(1-5)、第二小尺寸区域(1-6)的数值孔径相同。

8.如权利要求1所述的纤芯尺寸纵向连续渐变的增益光纤，其特征在于，所述纤芯(1-1)采用掺杂离子的材料制作，所述掺杂离子是镱离子、铥离子、铒离子、钬离子中的一种或多种的组合；所述内包层(1-2)采用掺杂离子的石英材料制作；所述外包层(1-3)采用聚丙烯酸酯类材料制作。

9.一种基于如权利要求1-8中任一权利要求所述的纤芯尺寸纵向连续渐变的增益光纤的全光纤激光振荡器，其特征在于，它包括纤芯尺寸纵向连续渐变增益光纤(1)、高反射光纤光栅(2)、低反射光纤光栅(3)、光纤耦合半导体激光器(4)、泵浦合束器(5)、信号传能光纤(6)、泵浦传能光纤(7)、包层光滤除器(8)、光纤端帽(9)；其中泵浦合束器(5)包括一个或多个泵浦输入臂、一个信号输出臂；高反射光纤光栅(2)、纤芯尺寸纵向连续渐变增益光纤(1)、低反射光纤光栅(3)依次通过信号传能光纤(6)连接构成光纤激光谐振腔，光纤耦合半导体激光器(4)输出激光经过泵浦传能光纤(7)注入泵浦合束器(5)的泵浦臂；泵浦合束器(5)输出的泵浦光通过信号传能光纤(6)注入到光纤激光谐振腔中；谐振腔输出激光经过包层光滤除器(8)后，由光纤端帽(9)扩束输出；其中的纤芯尺寸纵向连续渐变增益光纤(1)使用如权利要求1-8中任一权利要求所述的纤芯尺寸纵向连续渐变的增益光纤，所述纤芯(1-1)的第一小尺寸区域(1-4)和第二小尺寸区域(1-6)的长度均在1-10m范围内，直径小于20微米，数值孔径小于在0.03-0.08之间；所述尺寸连续渐变区域(1-5)的长度在1-15m范围内，直径最大值大于30微米，数值孔径在0.03-0.1之间。