保偏(pm)双包层(dc)光纤的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开一般涉及光学器件，并且更具体地涉及光纤光学器件。
【背景技术】
[0002]光学放大器和激光器米用如下光纤:其中信号被在纤芯中引导而栗浦光被在内包层中引导。虽然类似的波导原理适用于低功率和高功率，但是高功率应用经历了与增加的功率水平相关的一些不同问题.因此，需要持续的努力来在高功率光学系统中减轻不利影响.
【发明内容】
[0003]公开了保偏(PM)双包层(DC)光纤.PM-DC光纤包括纤芯、内包层、外包层和应力棒.纤芯具有纤芯折射率(nrolJ.内包层在径向上位于纤芯的外部并且具有小于nrolJ勺内包层折射率(叫).应力棒位于内包层中，并且每个应力棒具有基本上与叫匹配的应力棒折射率(n2)。外包层在径向上位于内包层的外部.外包层具有小于叫的外包层折射率(η_)。
[0004]经研究以下附图和详细描述，其他系统、设备、方法、特征和优点将对于本领域技术人员是清楚的或变得清楚.意图是将所有此类附加系统、方法、特征和优点都包括在本说明书中，在本公开的范围内，并且由所附权利要求保护.
【附图说明】
[0005]参照以下附图可以更好地理解公开的的许多方面。附图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在清楚地说明本公开的原理.此外，在附图中，类似的参考数字贯穿若干视图标示对应的部分.
[0006]图1是示出应力棒的折射率基本上小于内包层的折射率的光的轨迹的图.
[0007]图2是示出应力棒的折射率基本上大于内包层的折射率的光的轨迹的图。
[0008]图3是示出实施例中应力棒的折射率基本等于内包层的折射率的光的轨迹的图.
[0009]图4是示出耦合到栗浦合束器的双包层(DC)保偏(PM)光纤的一个实施例的图.
[0010]图5是示出耦合到栗浦合束器的PM-DC光纤的另一实施例的图。
【具体实施方式】
[0011]光学放大器和激光器采用双包层(DC)光纤，其中信号被在纤芯中引导而栗浦光被在内包层中引导.以往，内包层折射率(叫)小于纤芯折射率(nrara)，从而通过已知的折射机制将信号光约束到纤芯.类似地，外包层折射率(η_)小于ηι，从而将栗浦光约束到内包层.
[0012]有时，这些DC光纤是保偏(PM)光纤，其结合位于内包层中并且跨过纤芯的应力棒。这些应力棒有不同于叫的应力棒折射率(η 2)，η2和η丨之间的失配导致在内包层和应力棒之间的边界处的光折射.
[0013]在传统的光纤中，这些应力棒有时改变和扭曲被引导的信号的特性，因为位置太靠近纤芯的应力棒可以改变信号的模场形状.然而，这类失真以前在传统的PM-DC光纤中不是问题，并且因此，对于传统的PM-DC光纤，叫和^之间的失配以前没有成为重要的设计考虑。
[0014]随着更高功率系统的发展，内包层和应力棒之间的折射率失配变得有问题。虽然类似的波导原理适用于低功率和高功率，但是较高功率水平的应用会出现在较低功率水平中不存在的一些明显问题。例如，热累积(以及其它有关功率的效果)在高功率系统中成为关键问题。其结果是，叫和η 2之间的折射率失配(这在用于低功率系统的传统PM-DC光纤的设计中很大程度上是未解决的)成为高功率光学系统中的限制因素.鉴于此，一种减轻这些高功率相关问题的方法是通过在PM-DC光纤中基本上(但不是完美)匹配叫与!^。基本上匹配112与n i降低栗浦损耗并减少不想要的发热.
[0015]考虑到该总体概述，现在详细参考如在附图中所说明的实施例的描述.虽然几个实施例被结合这些附图描述，但是没有意图将本公开限制到在此公开的一个或多个实施方式.相反，意图是涵盖所有替代、修改和等同物。
[0016]图1是示出应力棒的折射率(n2)基本上小于内包层的折射率(叫)的光的轨迹的图。如在图1中所示，当PM光纤被接合到具有折射率匹配的内包层的非PM光纤时，接合部15导致PM光纤和非PM光纤之间的界面，使得根据Snell定律在边界处折射率的任何失配将导致光折射.
[0017]折射的两个示例示于图1，其中η2<ηι。在第一个示例中，入射栗浦光线1以Θ角从侧面入射到应力棒上.由于^<1^，光线1将折射至更小的角度α。注意，应力棒通常是圆形的，因此，在图1中描绘的角度被垂直于界面(或边界)测量。因此，虽然光线1的方位角也将被改变，但是为了说明的目的，只考虑垂直于界面的光线1的行为就足够了。有鉴于此，当光线1到达应力棒和内包层之间的边界时，折射率的差异再次将光线1折射至原始传播角度Θ.因为光线1最初被在内包层内以Θ引导，因此光线1继续被限制于内包层。
[0018]在第二个示例中，入射栗浦光线2在由接合部15导致的界面处以Θ角入射到应力棒上.此时，光线2在进入应力棒时将被折射至更大的角度.当光线2到达应力棒和内包层之间的上边界时，折射率失配进一步以基本上大于原始传播角度Θ的角度将光线2折射远离应力棒.如果传播角度的增加超过PM-DC光纤的数值孔径(ΝΑ)，则光线2 (其最初被在内包层中以Θ角引导)不再被限制于内包层并逃逸，从而引起诸如灾难性加热的不期望的效果。只要进入应力棒的栗浦光可以占到总栗浦光的高达约百分之二十(20%)或甚至高达约30%，则用非常低折射率的应力棒将非ΡΜ光纤接合到ΡΜ光纤是不可取的.
[0019]相反地，用非常高折射率的应力棒(如铝掺杂的二氧化硅应力棒)将非ΡΜ光纤接合到ΡΜ光纤也是不可取的.以示例的方式，图2示出应力棒的折射率(η2)基本上大于内包层的折射率(叫)的光轨迹的两个示例.
[0020]第一示例示出以Θ角从侧面入射到应力棒上的输入栗浦光线1.由于η2>ηι，光线1将折射至更大的角度。当光线1到达应力棒和内包层之间的边界时，折射率的差异再次折射光线1至原始传播角度Θ.因为光线1最初在内包层内以Θ被引导，因此光线1继续被限制于内包层.
[0021]相反，如在第二个示例中所示，当入射栗浦光线2在接合部15的界面处以Θ角入射到应力棒上时，光线2在进入应力棒时将被折射至更小的角度。如果该角度足够小，则当光线2在应力棒和内包层之间的上边界处被反射时其会被困住.因此，被困光线2导致更低的效率，因为其不再与增益掺杂剂相互作用.因此，用非常高折射率的应力棒将非PM光纤接合到PM光纤也是不可取的.
[0022]在图1和图2的示例中，由低折射率的应力棒散射出光纤的栗浦光的量(图1)或在应力棒内被捕获和浪费的栗浦光的量(图2)可以用光线光学计算。例如，应力棒的截面积为总的ΡΜ-DC光纤截面积的约20 %至30 %，并且栗浦光通常均匀地填充内包层的整个被引导的NA(约0.45至约0.48).因此，由被困的栗浦光或散射的栗浦光引起的损耗可估