[发明专利]一种轴向掺杂浓度渐变有源光纤预制棒及其制备方法

说明书

本发明公开一种轴向掺杂浓度渐变有源光纤预制棒及其制备方法。该制备方法包括：光纤预制棒疏松层分区沉积、溶液浸泡、玻璃化和熔融缩棒。光纤预制棒疏松层分区沉积具体为：在反应管内壁分区沉积疏松层，得到分区沉积疏松层的反应管；在分区沉积疏松层的过程中，反应管内腔沿轴向划分为若干加热区域，每一加热区域内，沿轴向温度分布呈单调渐变或者抛物线渐变，在反应管内壁上沉积得到致密度渐变的疏松层。本发明通过沉积温度的轴向渐变，实现掺杂离子浓度的轴向渐变，形成掺杂浓度单调渐变的锥形掺杂或者抛物线渐变的纺锤体型掺杂，解决泵浦光入射端吸收过大的问题，使光纤的吸收系数更均匀，光纤热分布更均匀，提高光纤激光器模式不稳定阈值。

技术领域

本发明涉及光纤激光器技术领域，尤其涉及一种轴向掺杂浓度渐变有源光纤预制棒及其制备方法。

背景技术

随着高功率光纤激光器功率不断攀升，有源光纤中出现的模式不稳定效应、非线性效应和光子暗化效应限制了光纤激光的亮度和功率的提升，并且严重影响光纤激光器的稳定性和寿命。其中，模式不稳定效应是由于光纤对泵浦吸收不均匀使得热分布不均匀，导致光纤纤芯中产生热致折射率光栅，增强了纤芯中模式耦合效应，从而影响光纤功率和模式输出的稳定性。传统的有源光纤掺杂、芯包比和尺寸在有效长度内是固定不变的，再加上光纤对泵浦光的吸收是指数型吸收，光纤中的热分布必然梯度比较大，很容易导致模式不稳定现象的出现。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种轴向掺杂浓度渐变有源光纤预制棒及其制备方法，用以解决现有技术中大功率用有源光纤模式不稳定阈值低的技术问题。

本发明的第一方面提供一种轴向掺杂浓度渐变有源光纤预制棒的制备方法，包括如下步骤：

光纤预制棒疏松层分区沉积：在反应管内壁分区沉积疏松层，得到分区沉积疏松层的反应管；其中，在分区沉积疏松层的过程中，反应管内腔沿轴向划分为若干加热区域，每一加热区域内，沿轴向温度分布呈单调渐变或者抛物线渐变，在反应管内壁上沉积得到致密度渐变的疏松层；

溶液浸泡：将分区沉积疏松层的反应管用含有有源离子的溶液浸泡，得到附着有源离子的反应管；

玻璃化和熔融缩棒：将附着有源离子的反应管依次进行玻璃化、熔融缩棒，得到轴向掺杂浓度渐变有源光纤预制棒。

本发明的第二方面提供一种轴向掺杂浓度渐变有源光纤预制棒，该轴向掺杂浓度渐变有源光纤预制棒通过本发明第一方面提供的轴向掺杂浓度渐变有源光纤预制棒的制备方法得到。

本发明的第三方面提供一种轴向掺杂浓度渐变有源光纤，该轴向掺杂浓度渐变有源光纤通过将本发明第一方面得到的轴向掺杂浓度渐变有源光纤预制棒继续经拉丝、涂覆包层后得到。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明通过沉积温度的轴向渐变，实现掺杂离子浓度的轴向渐变，形成掺杂浓度单调渐变的锥形掺杂或者抛物线渐变的纺锤体型掺杂，从而解决泵浦光入射端吸收过大的问题，使光纤的吸收系数更均匀，光纤热分布更均匀，提高光纤激光器模式不稳定阈值。

附图说明

图1是本发明提供的轴向掺杂浓度渐变有源光纤预制棒一实施方式疏松层沉积示意图；

图2是本发明提供的轴向掺杂浓度渐变有源光纤预制棒又一实施方式疏松层沉积示意图；

图3是正向单端泵浦下实施例1和对比例1所得光纤的反转粒子数分布图；

图4是正向单端泵浦下实施例2和对比例1所得光纤的反转粒子数分布图；

图5是双端泵浦下实施例1和对比例1所得光纤反转粒子数分布图；

图6是双端泵浦下实施例2和对比例1所得光纤反转粒子数分布图；