一种双包层有源光纤的制作方法

本实用新型属于光纤激光器及其元器件领域，涉及一种双包层有源光纤。

背景技术：

有源光纤是一种在纤芯掺入某些特定的稀土离子从而可以吸收短波长泵浦光并发出长波长激光的光纤。在双包层光纤技术出现之前，人们都采用单模光纤掺杂稀土离子的方式制备有源光纤。由于单模光纤的纤芯直径一般为8μm至10μm，想要从光纤的端面将大功率的泵浦光耦合进光纤并不是一件容易的事情，由于泵浦功率的限制，单模掺杂光纤激光器的输出功率始终不能突破。随着双包层光纤结构的出现，该问题迎刃而解。双包层光纤的工作原理是：泵浦光通过光学系统耦合进入内包层，泵浦光在内包层中来回反射向前传输，不断经过中间的掺杂纤芯，纤芯中的稀土离子吸收泵浦光，使得纤芯形成粒子数反转，产生激光，并在纤芯中传输。与单模光纤相比，双包层光纤在吸收效率上比单模光纤提高了上百倍。

双包层光纤的结构设计大大改善了光纤激光器的输出功率，但是内包层和纤芯都是圆对称结构的双包层光纤的吸收效率仍然只有10％，存在大量的螺旋光始终没有经过纤芯，不被纤芯所吸收的情况。因此人们在内包层的形状和纤芯的位置上进行了改进，提出了多种不同形状的内包层结构，如D型、梅花型、矩形、六边形、八边形等等，纤芯位置略作偏心也可提高吸收效率。而目前国内的主流进口双包层有源光纤Nufern光纤的内包层的横截面为正八边形。

然而，正八边形内包层光纤也存在一些弊端，例如圆柱体预制棒在打磨成横截面为正八边形的棱柱时，棱柱的边由于较为锋利而导致易裂易碎，且预制棒在被打磨的过程中，打磨后废弃的石英材料达整体的10％。

因此，针对现有技术中的不足，有必要提供一种有源双包层光纤以改善现有的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的问题是克服现有技术存在的问题，提供一种双包层有源光纤，有效解决预制棒在打磨的时候易裂易碎的问题，并能同时降低预制棒的制作成本。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术解决方案是这样实现的：一种双包层有源光纤，包括由内至外依次设置的石英纤芯1、内包层2、外包层3与涂覆层4，所述石英纤芯1的折射率大于所述内包层2的折射率，所述内包层2的折射率大于所述外包层3的折射率，其特征在于，所述内包层2的横截面为八段直线20和八段圆弧21组成的中心对称图形，所述直线20和所述圆弧21分别相邻连接，所述八段直线20延长后两两相交构成一个正八边形。

进一步的，所述八段圆弧21形成的圆的半径与所述直线20相交形成的正八边形的内切圆的半径比为1.035～1.070。

本实用新型可带来以下有益效果：

在对双包层有源光纤预制棒进行研磨的时候，减小直径，并且保留预制棒原有棱角处的圆弧，不用将圆弧刻意打磨成直线，如此可以减少预制棒的用料、减少研磨损耗，同时还可以减少研磨的时间，另外，圆弧的保留还降低了预制棒在尖角处开裂、破损的几率，提高光纤的成品率。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型优选实施例的结构示意图；

图2为本实用新型优选实施例内包层横截面直线段延长形成正八边形的结构示意图；

图3为本实用新型优选实施例内包层横截面圆弧段形成的圆与直线段形成的正八边形内切圆的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中双包层有源光纤泵浦吸收系数测试图。

图中：

1：石英纤芯 2：内包层 3：外包层 4：涂覆层

20：直线 21：圆弧

具体实施方式

为进一步阐述本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型双包层有源光纤具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。

本实用新型所述的一种双包层有源光纤，包括由内至外依次设置的石英纤芯1、内包层2、外包层3和涂覆层4，石英纤芯1的折射率大于内包层2的折射率，内包层2的折射率大于外包层3的折射率，其中，内包层2的横截面是一个由八段直线20和八段圆弧21组成的图形，直线20和圆弧21分别相邻连接，如图2所示，八段直线20延长后两两相交构成一个正八边形，内包层的横截面为一个中心对称图形。如图3所示，八段圆弧21构成的圆的半径与八段直线20相交形成的正八边形的内切圆的半径比为1.035～1.070。

双包层有源光纤的具体制作方法包括如下步骤：

(1)明确双包层有源光纤预制棒母棒的芯层直径d以及芯包比α，计算出D₁＝d*α，其中D₁是预制棒研磨后直线对边的间距；

(2)圆弧构成的圆的半径与直线相交形成的正八边形的内切圆的半径比β为1.035～1.070，计算出D₂＝D₁*β，其中D₂为预制棒母棒套管后待研磨直边的外径；

(3)将光纤预制棒母棒套管至外径为D₂；

(4)对外径为D₂的预制棒进行研磨，直至内包层横截面的四对直线对边间距均为D₁；

(5)将研磨后的预制棒进行光纤拉丝为双包层有源光纤。

实施例一

双包层有源光纤的具体制作方法包括如下步骤：

(1)明确双包层有源光纤预制棒母棒的芯层直径d＝2mm以及芯包比α＝1:20，计算得出D₁＝2*20＝40mm，其中D₁是预制棒研磨后直线对边的间距；

(2)圆弧构成的圆的半径与直线相交形成的正八边形的内切圆的半径比β为1.035，计算出D₂＝40*1.035＝41.4mm，其中D₂为预制棒母棒套管后待研磨直边的外径；

(3)将光纤预制棒母棒套管至外径为41.4mm；

(4)对外径为41.4mm的预制棒进行研磨，直至内包层横截面的四对直线对边间距均为40mm；

(5)将研磨后的预制棒进行光纤拉丝为纤芯直径20μm，内包层直径(直边对边距)400μm的双包层有源光纤，测得其915nm与975nm的包层泵浦吸收系数见图2。

实施例二

双包层有源光纤的具体制作方法包括如下步骤：

(1)明确双包层有源光纤预制棒母棒的芯层直径d＝2mm以及芯包比α＝1:20，计算得出D₁＝2*20＝40mm，其中D₁是预制棒研磨后直线对边的间距；

(2)圆弧构成的圆的半径与直线相交形成的正八边形的内切圆的半径比β为1.035，计算出D₂＝40*1.050＝42mm，其中D₂为预制棒母棒套管后待研磨直边的外径；

(3)将光纤预制棒母棒套管至外径为42mm；

(4)对外径为42mm的预制棒进行研磨，直至内包层横截面的四对直线对边间距均为40mm；

(5)将研磨后的预制棒进行光纤拉丝为纤芯直径20μm，内包层直径(直边对边距)400μm的双包层有源光纤，测得其915nm与975nm的包层泵浦吸收系数见图2。

实施例三

双包层有源光纤的具体制作方法包括如下步骤：

(1)明确双包层有源光纤预制棒母棒的芯层直径d＝2mm以及芯包比α＝1:20，计算得出D₁＝2*20＝40mm，其中D₁是预制棒研磨后直线对边的间距；

(2)圆弧构成的圆的半径与直线相交形成的正八边形的内切圆的半径比β为1.035，计算出D₂＝40*1.070＝42.8mm，其中D₂为预制棒母棒套管后待研磨直边的外径；

(3)将光纤预制棒母棒套管至外径为42.8mm；

(4)对外径为42.8mm的预制棒进行研磨，直至内包层横截面的四对直线对边间距均为40mm；

(5)将研磨后的预制棒进行光纤拉丝为纤芯直径20μm，内包层直径(直边对边距)400μm的双包层有源光纤，测得其915nm与975nm的包层泵浦吸收系数见图2。

如图2所示，双包层有源光纤的泵浦吸收系数为非线性递增。通过上述方法制得的双包层有源光纤可用于光纤激光器中，实现激光焊接、激光切割、激光打孔、激光打标、激光雕刻以及激光武器。

以上仅是本使用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本实用新型权利保护范围之内。