[发明专利]一种有源无源交替光纤、其制备方法和光纤激光器

说明书

本发明提供了一种有源无源交替光纤、其制备方法和光纤激光器。所述制备方法包括如下步骤：(1)在芯棒沉积管的内壁上沉积出沿轴向相互交替的有源芯层和无源芯层；(2)对步骤(1)处理后的芯棒沉积管进行缩棒，形成纤芯预制棒；(3)将步骤(2)得到的纤芯预制棒加入内包层套柱中，缩棒，形成光纤预制棒；(4)将步骤(3)得到的光纤预制棒拉丝，形成所述有源无源交替光纤。本发明提供的有源无源交替光纤的有源段和无源段由同一根光纤预制棒制备得到，有源段和无源段的纤径、数值孔径参数高度一致，而且有源段和无源段交界处的元素浓度是渐变的，有利于降低高功率泵浦注入时的发热量，避免了现有有源无源光纤熔接点易烧毁的问题。

技术领域

本发明属于光纤技术领域，具体涉及一种有源无源交替光纤、其制备方法和光纤激光器。

背景技术

在高功率光纤激光器中，尤其是全谐振腔结构高功率光纤激光器中，所用有源光纤(如掺镱、掺铒 、掺铥、掺钬等有源光纤)和无源光纤是不同材料，制备方法有很大差异，且在通常情况下有源光纤、无源光纤是两个独立的光纤。在使用过程中是将有源光纤两端通过熔接无源光纤的方式的连接到一起，这样在有源光纤两端会增加两个熔点，同时熔点处需要做相应的涂覆、散热等保护措施。而且，无源光纤和有源光纤的界面处是突变的，在高功率泵浦注入时，尤其是在976nm波长半导体激光器做泵浦时，由于吸收系数相对高，发热量大，有源光纤和无源光纤熔接点易烧毁，对整个光纤激光器系统稳定性不利。

随着光纤激光器技术的进步，对光纤激光器集成度要求越来越高，也相应的要求光纤激光器结构越来越简单。需要光纤激光器具备最少的熔点个数，最优的光纤使用长度，以降低成本和抑制非线性效应。最好是光纤激光器光学系统和光纤器件集成度也相应提高。但是目前国内和国际上在制备无源光纤和有源光纤是两个独立的过程，生产的无源光纤和有源光纤是两个独立产品，通常通过熔接的方式将两种光纤连接在一起传输激光。以目前的高功率掺镱光纤为例，使用最多的20/400μm规格的双包层光纤内包层截面为八边形结构，而与之匹配的无源光纤的内包层截面为圆形结构，需要两者通过熔接的方式连接到一起使用。通常该熔接点需要做涂覆保护，并且如果该熔接点有污染或纤芯熔接不匹配，会使熔接点容易烧毁，包层光含量增加，不利于高功率光纤激光器批量化一致性生产制作。

CN108254827A采用芯棒交替叠加方式制备了有源无源一体化的光纤，其采用芯棒柱叠加，制备的光纤有源段和无源段拉制的长度都很长。而在实际应用中，一般光纤激光器而言，有源光纤的长度在几米到几十米量级，无源光纤的长度为几米，需要差异化长度。而且，由于其采用块状芯棒填充包层玻璃管，在缩棒和拉丝过程中极有可能引入气泡，影响光纤质量。

因此，在本领域有待于研究一种性能更好的有源无源一体化光纤。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种有源无源交替光纤、其制备方法和光纤激光器。本发明提供的有源无源交替光纤的有源段和无源段由同一根光纤预制棒制备得到，有源段和无源段的纤径、数值孔径参数高度一致，而且有源段和无源段交界处的元素浓度是渐变的，有利于降低高功率泵浦注入时的发热量，避免了现有有源无源光纤熔接点易烧毁的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种有源无源交替光纤的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)在芯棒沉积管的内壁上沉积出沿轴向相互交替的有源芯层和无源芯层；

(2)对步骤(1)处理后的芯棒沉积管进行缩棒，形成纤芯预制棒；

(3)将步骤(2)得到的纤芯预制棒加入内包层套柱中，缩棒，形成光纤预制棒；

(4)将步骤(3)得到的光纤预制棒拉丝，形成有源无源交替光纤。