[发明专利]掺稀土多芯光纤、光纤预制棒及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种多芯掺稀土光纤预制棒，其特征在于，包括：用于形成中间纤芯的预制棒、形成除中间纤芯外的其余纤芯的预制棒、形成包层的玻璃套管以及用于填充间隙的玻璃丝；

中间纤芯预制棒及其余各纤芯预制棒均由掺稀土的芯区和包层组成，且各芯区均为对称的圆形，各包层均为正六边形；

构成中间纤芯预制棒的纤芯相对折射率差为Δ1，直径为d₁，Δ1和d₁需要满足的关系为：

构成除中间纤芯预制棒之外的其余各纤芯预制棒的纤芯相对折射率差为Δ2，直径为d₂，Δ2和d₂需要满足的关系为：

各构成纤芯的预制棒的包层材料均为纯二氧化硅，并且包层六边形边-边距均为l，其中，l和d₁、d₂之间需要满足的关系为：

中间纤芯预制棒及除中间纤芯外的其余纤芯预制棒均位于玻璃套管内部，所述玻璃套管的材料为纯二氧化硅，内径为ID，其中，ID的大小和围绕中间纤芯的周围纤芯的圈数N之间需要满足的关系为：ID＝(2N-1)×1.1l，N≥2；

所述玻璃套管的外径为八边形，其边-边距大小为OD，其中，OD和ID需要满足的关系为：

2.根据权利要求1所述的多芯掺稀土光纤预制棒，其特征在于，中间纤芯预制棒及除中间纤芯外的其余各纤芯预制棒对称地呈正六边形的排布在用于形成包层的玻璃套管内部。

3.根据权利要求1或2所述的多芯掺稀土光纤预制棒，其特征在于，由确定光纤预制棒的中间纤芯的相对折射率差Δ1，由确定除中间纤芯外的其余各纤芯的相对折射率差Δ2，其中，n₁为中间纤芯的折射率，n_Si为纯硅折射率，n₂为除中间芯外的其余纤芯的折射率。

4.一种掺稀土多芯光纤预制棒的制备方法，其特征在于，包括：

(1)在纯二氧化硅材料的衬管内进行M根掺稀土芯棒的沉积，使得其中M-1根预制棒的纤芯相对折射率差为Δ2，直径为d₂，并且Δ2和d₂需要满足的关系为：

剩余1根的芯层相对折射率差为Δ1，直径为d₁，并且Δ1和d₁需要满足的关系为：

(2)将步骤(1)中获得的M根芯棒匹配纯二氧化硅材料的套管融缩成M根实心棒；

(3)将步骤(2)所获得的实心棒打磨成正六边形棒，其边-边距为l，其中，l和d₁、d₂之间需要满足的关系为：

(4)准备材料为纯二氧化硅的套管，对该套管一端进行延长另一端进行拉锥，并清洗干燥，其中，该套管的内径为ID，ID的大小和围绕中间纤芯的周围纤芯的圈数N之间需要满足的关系为：ID＝(2N-1)×1.1l，N≥2，M的数量等于1个中间纤芯预制棒加上除中间纤芯预制棒外的其余纤芯预制棒数量的一半；套管的外径为八边形，其边-边距大小为OD，OD和ID需要满足的关系为：

(5)将步骤(3)所获得的正六边形棒每根对半分成两根，对每一根的一端进行延长，另一端拉锥并清洗干燥；

(6)准备纯二氧化硅材料的实心棒，将其拉制成玻璃丝，并清洗干燥；

(7)将步骤(5)所获得的芯棒从步骤(4)所获得的套管的延长管一端按照正六边形排布，推至套管正中心，将步骤(6)所获得的玻璃丝均匀地填充至间隙处。

5.一种掺稀土多芯光纤，其特征在于，包括：中间纤芯、除中间纤芯外的其余纤芯、包层、内涂层及外涂层；

其中，中间纤芯的相对折射率差Δ1和直径D1需满足的关系为：

除中间芯外的其余各纤芯的相对折射率差均为Δ2和直径D₂需要满足的关系为：

各纤芯之间的芯间距相同，均为L，其中L和D₁、D₂之间需要满足的关系为：

所述包层为正八边形，其边-边距在250～400um，材料为纯二氧化硅；

所述内涂层为低折射率聚合物，其相对折射率差Δ3≤-5％，外径为325～475um，所述外涂层为高折射率涂料，其相对折射率差Δ4≥3.5％，外径为400～550um。