[实用新型]一种单晶玻璃复合光纤

说明书

一种单晶玻璃复合光纤。复合光纤是以由单晶体无胶键合且经过机械研磨抛光而制成的单晶长条作为纤芯，以多组分的氧化物玻璃作为包层而制成，并且纤芯的端面直径低至几十微米。本实用新型优点：由于包层材料采用了多种不同组分的氧化物玻璃，其组成能够在较宽的范围内调整，使得单晶玻璃复合光纤中纤芯和包层之间的数值孔径、氧化物玻璃的膨胀系数和其他物化性质都能在较大的范围内调整。采用相对简单的化学涂覆技术，也解决了已磨抛好的微尺寸单晶体难于无间隙地插入到微尺寸玻璃空孔中的技术瓶颈。伴随着组成的调整，包层还能产生化学耐久性，使得单晶玻璃复合光纤能有效地抵御外界环境的侵蚀。

技术领域

本实用新型涉及一种单晶玻璃复合光纤，属于光纤及激光技术领域。

背景技术

光纤激光器是以掺杂稀土元素的光纤为增益介质的激光器，通过掺杂不同的稀土元素，如饵(Er)、镱(Yb)、铥(Tm)、钬(Ho)、钕(Nd)等，光纤激光器的工作波段覆盖了从紫外到中红外。与其他激光器相比，光纤激光器具有激光工作阈值低、能量转化率高、输出光束质量好、结构紧凑稳定、无需光路调整、散热性能好、寿命长和无需维护等鲜明特点，因此目前已得到快速发展以及广泛的应用。

商用的石英光纤，目前已经能输出很高的功率。其中单模石英光纤的输出功率已经达到万瓦，多模石英光纤的输出功率也已经达到了十几万瓦。由于石英玻璃自身的使用温度有限，热导率和激光损伤阈值也低，给石英光纤的功率继续往上攀升，提出了很大的挑战。而掺杂有发光离子的激光单晶体，譬如掺镱的钇铝石榴石(化学式为Yb:Y₃Al₅O₁₂，简称：Yb:YAG)，其输出功率极限是石英光纤的50多倍，最高使用温度可达1980℃，热导率是石英玻璃的8倍。也由于YAG单晶的低非线性效应，高稀土离子掺杂浓度和高激光损伤阈值，使得激光单晶光纤成为后石英光纤时代，高功率光纤继续往更高功率发展的一个目标。

但单晶体和玻璃在材料性质上有很大的区别，玻璃材料可以容易地拉制成细光纤，但晶体材料因为没有像玻璃那样的一个渐变软化区间，所以不能在普通的拉丝设备上拉出细长的光纤。为了把单晶材料做到和玻璃光纤一样的结构，美国、法国和日本等各国的科学家们一直在不断地努力，首先就是如何把单晶棒变长变细，其次单晶棒变细后如何给在变细的单晶棒外面加上合适的包层材料，使得它能转换成一个类似于石英光纤那样的光学结构。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种单晶玻璃复合光纤。

为了达到上述目的，本实用新型提供的单晶玻璃复合光纤是以由单晶体无胶键合且经过机械研磨抛光而制成的单晶长条作为纤芯，以多组分的氧化物玻璃作为包层而制成，并且纤芯的端面直径低至几十微米。

所述的单晶体选自金属氧化物晶体、含氧酸盐晶体和氟化物晶体中的任一种。

所述的氧化物玻璃选自硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、锗酸盐玻璃、碲酸盐玻璃，以及上述这些氧化物玻璃的混杂玻璃，包括硼硅酸盐玻璃、硼磷酸盐玻璃、磷硅酸盐玻璃、锗硅酸盐玻璃、硼碲酸盐玻璃和锗碲酸盐玻璃中的任一种。

所述的包层为单包层、双包层或者多包层。

本实用新型提供的单晶玻璃复合光纤具有如下优点：

本实用新型解决了单纯的全晶体光纤难于被直接拉制的技术难题，由于包层材料采用了多种不同组分的氧化物玻璃，其组成能够在较宽的范围内调整，使得单晶玻璃复合光纤中纤芯和包层之间的数值孔径、氧化物玻璃的膨胀系数和其他物化性质都能在较大的范围内调整。采用相对简单的化学涂覆技术，也解决了已磨抛好的微尺寸单晶体难于无间隙地插入到微尺寸玻璃空孔中的技术瓶颈。伴随着组成的调整，包层还能产生化学耐久性，使得单晶玻璃复合光纤能有效地抵御外界环境的侵蚀。

附图说明

图1为本实用新型中所采用的单晶体无胶键合装置示意图。