[发明专利]一种大芯径铒镱共掺单模光子晶体光纤

说明书

本发明公开了一种大芯径铒镱共掺单模光子晶体光纤。大芯径铒镱共掺单模光子晶体光纤的结构包括：由内到外依次为有源纤芯区域、内包层空气孔区域、外包层空气孔区域和外包层基底区域，内包层空气孔区域和外包层空气孔区域内设有沿光纤轴向分布且贯穿整根光纤的空气孔，最内层为有源掺杂纤芯区域，外包层基底区为石英、软玻璃或塑料。本发明提出的大芯径铒镱共掺单模光子晶体光纤在铒镱共掺光子晶体光纤纤芯直径相对大，即模场面积相对大的情况下，仍然可以保证光纤为单模输出，为高功率铒镱共掺光子晶体光纤放大器奠定了基础。

技术领域

本发明涉及光子晶体光纤领域，特别涉及一种大芯径铒镱共掺单模光子晶体光纤。

背景技术

近年来，高功率铒镱共掺光纤放大器在通讯、航天等方面的应用越来越广泛。为了输出更高的功率，降低高功率下引起的光纤的非线性效应，一般采取减少光纤长度，扩大铒镱共掺光纤纤芯面积从而提高吸收系数的方法，当纤芯面积扩大时，根据光纤单模的判定公式，为了保持铒镱共掺光纤仍为单模输出，在制造光纤时，需要缩小掺杂光纤纤芯和包层的有效折射率差。但是由于通过MCVD等掺杂技术使掺杂光纤纤芯和包层石英的折射率差不能非常小，以至不能满足扩大纤芯面积的同时保持铒镱共掺光纤仍为单模输出。

随着光子晶体光纤概念的出现，研究人员通过使光纤的包层变为光子晶体包层，纤芯为铒镱共掺石英棒和掺F石英棒（起降低折射率的作用）多次堆积拉丝后形成低折射率芯棒的方法实现了在铒镱共掺光子晶体光纤纤芯面积相对大的情况下，仍然可以保证光纤为单模输出。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大芯径铒镱共掺单模光子晶体光纤，使其在大纤芯直径情况下可实现单模输出，以解决高功率大纤芯直径铒镱共掺光子晶体光纤光束质量差的难题。

本发明采取的技术方案是一种大芯径铒镱共掺单模光子晶体光纤，其特征在于：由内到外依次包括有源掺杂纤芯区域、内包层空气孔区域、外包层空气孔区域和外包层基底区域，所述内包层空气孔区域和外包层空气孔区域内均设有沿光纤轴向分布且贯穿整根光纤的空气孔；以纤芯轴心为中心环绕于所述有源掺杂纤芯区域周围。

在内包层空气孔区域，所述空气孔沿光纤轴向分布至少两圈；每一圈中的若干个空气孔围绕有源掺杂纤芯区域。

所述内包层空气孔区域相邻空气孔的孔间距为12μm-40μm, 相邻空气孔圆心的距离比值低于0.2。

所述外包层空气孔区域中的一圈空气孔占比超过80%，外包层空气孔的径向长度在1-100μm之间。

所述有源掺杂纤芯区域由铒镱共掺石英棒和起降低折射率作用的掺F石英棒经多次堆积拉丝后形成低折射率芯棒堆积而成。

所述外包层基底区域由石英、软玻璃或塑料中的任意一种制成。

本发明所产生的有益效果是：这种大纤芯直径铒镱共掺光子晶体光纤的制备采用光子晶体光纤制备常用的堆积—拉丝法：即把拉制好的毛细管、石英丝、有源掺杂芯棒堆积成光纤预制棒，再拉制成光纤。其中有源掺杂芯棒为铒镱共掺石英棒和掺氟芯棒通过多次堆积拉丝后形成的低折射率铒镱氟共掺石英棒，这种低折射率的有源掺杂芯棒和空气孔与石英混合组成的内包层形成了满足大纤芯直径光纤单模条件的低折射率差。

附图说明

图1是按照本发明实施例1的光纤横截面结构示意图；

图2是按照本发明的实施例2的光纤横截面结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明进行进一步详说明：