一種濾波環(huán)結(jié)構(gòu)大芯徑傳能石英光纖的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種大巧徑傳能石英光纖，尤其是設(shè)及一種具有濾波環(huán)結(jié)構(gòu)的 大巧徑傳能石英光纖，該大巧徑傳能石英光纖具有較高的光纖端面激光禪合效率和良好 的傳輸效率，屬于光纖激光技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 大巧徑多模傳能光纖可W在S維復(fù)雜空間內(nèi)靈活安全的傳輸較高的激光能量，能 將高功率激光傳送到特定的位置，起到簡化光路系統(tǒng)和提升激光系統(tǒng)應(yīng)用工作平臺(tái)靈活性 的作用，已被廣泛的應(yīng)用于軍事、激光加工、醫(yī)療、傳感、照明等眾多領(lǐng)域。相對(duì)于纖巧直徑 不大于IOym的單模光纖而言，纖巧直徑大于80ym的大巧徑石英光纖是用于傳輸中高 功率能量的良好材料。大巧徑石英光纖具有較大的數(shù)值孔徑、較大的纖巧直徑，非常有利于 能量光的禪合及傳輸；
[0003] 純娃巧的材料結(jié)構(gòu)使得光纖具有較高的能量損傷闊值，在中國專利 201010606651.7中，描述了一種用于照明傳能的大巧徑石英光纖，該光纖纖巧直徑在 400ym左右，采用純石英玻璃巧層材料結(jié)構(gòu)；在該專利中，沒有說明該實(shí)用新型光纖如何 能夠減少高斯型激光光斑與光纖巧層禪合時(shí)的光功率泄露。
[0004] 在中國專利201410591146. 8中，描述了一種簡單階梯型折射率分布，純石英或滲 氣石英巧層大巧徑石英傳能光纖；該專利中，同樣沒有考慮巧層折射率的正滲雜控制與光 纖纖巧禪合損失的因素。
[0005] 在中國專利201310435892. 3中，描述了一種巧層滲錯(cuò)并且具有漸變折射率剖面 的大巧徑彎曲不敏感多模光纖，該光纖通過折射率下陷的包層來提高光纖的抗彎曲性能； 但采用漸變折射率巧層設(shè)計(jì)，會(huì)導(dǎo)致傳輸?shù)墓獍叩木劢棺饔?，輸出端的光斑的激光能量?huì) 會(huì)聚到光纖巧層的中屯、區(qū)域，造成傳輸?shù)氖д妗?br>[0006] 綜上所述，目前市面上常規(guī)的大巧徑傳能石英光纖在傳輸過程中無法解決光斑的 聚焦作用W及因此造成的傳輸失真問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本實(shí)用新型的目的在于克服上述不足，提供一種具有較高的光纖端面激光禪合效 率和良好的傳輸效率的濾波環(huán)結(jié)構(gòu)大巧徑傳能石英光纖。
[0008] 本實(shí)用新型的目的是該樣實(shí)現(xiàn)的：
[0009] -種濾波環(huán)結(jié)構(gòu)大巧徑傳能石英光纖，所述光纖包含有位于中屯、的巧層，所述巧 層外依次包裹有內(nèi)包層、濾波環(huán)層、外包層和涂覆層；且外包層的折射率 <內(nèi)包層的折射率 <濾波環(huán)層的折射率小于巧層的折射率。
[0010] 本實(shí)用新型一種濾波環(huán)結(jié)構(gòu)大巧徑傳能石英光纖，上述巧層與純石英材料的相對(duì) 折射率差A(yù)1G(-0. 1%，0. 5%);
[0011] 上述內(nèi)包層與純石英材料的相對(duì)折射率差A(yù)2G(-1. 2%，-0. 9%);
[0012] 上述濾波環(huán)層與純石英材料的相對(duì)折射率差A(yù)3G(-0. 6%，-0. 2%);
[0013] 上述外包層與純石英材料的相對(duì)折射率差A(yù)4G(-1. 4%，-1. 0%)。
[0014] 本實(shí)用新型一種濾波環(huán)結(jié)構(gòu)大巧徑傳能石英光纖，所述巧層為滲錯(cuò)和氣玻璃層， 所述內(nèi)包層為滲氣玻璃層，所述濾波環(huán)層為滲錯(cuò)和氣玻璃層，所述外包層為滲棚和氣玻璃 層。
[0015] 本實(shí)用新型一種濾波環(huán)結(jié)構(gòu)大巧徑傳能石英光纖，所述巧層的直徑DlG(80um， lOOOum)，所述內(nèi)包層的直徑D2G(88um，llOOum)，所述濾波環(huán)層的直徑D3G(lOOum， 1400um)，所述外包層的直徑D4G(125um，1500um)。
[0016] 本實(shí)用新型一種濾波環(huán)結(jié)構(gòu)大巧徑傳能石英光纖，內(nèi)包層直徑與巧層直徑的比值 D2/D1G(1.05,1.1)，濾波環(huán)層直徑與巧層直徑的比值D3/D1G(1.2,1.4)，外包層直徑 與巧層直徑的比值D4/D1G(1.3,1.5)。
[0017] 本實(shí)用新型一種濾波環(huán)結(jié)構(gòu)大巧徑傳能石英光纖，所述涂覆層為滲雜丙締酸樹脂 材料。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：
[0019] 1、滲錯(cuò)和氣玻璃巧的巧層材料，具有較高的粘度匹配，降低巧層內(nèi)的應(yīng)力和巧層/ 內(nèi)包層界面的應(yīng)力，階梯型折射率分布有利于巧層激光能量的均勻散布，提高石英光纖的 激光能量損傷闊值，適合于較高功率的激光能量的傳輸；2、深滲氣的內(nèi)包層，使得光纖具有 較高的數(shù)值孔徑，有利于激光能量的禪合W及傳輸；3、滲錯(cuò)和氣的濾波環(huán)層，其折射率較 高，該樣，匹配激光光斑能量高斯分布，使得激光光斑與光纖巧層禪合過程中泄露的部分高 斯光能量被濾波環(huán)層高效率地收集，防止泄露的激光能量再往外擴(kuò)散，造成涂覆層的高溫 損傷；4、外包層通過滲棚和氣，其折射率得到再次降低，該樣，將對(duì)內(nèi)層已經(jīng)很低幾率可能 泄露出來的激光能量進(jìn)行強(qiáng)約束，更加有利于將激光能量約束在內(nèi)層部分傳輸，阻止功率 在傳輸過程中向涂覆層的泄漏。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本實(shí)用新型一種濾波環(huán)結(jié)構(gòu)大巧徑傳能石英光纖的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖2為本實(shí)用新型一種濾波環(huán)結(jié)構(gòu)大巧徑傳能石英光纖的光纖波導(dǎo)結(jié)構(gòu)示意圖 和激光高斯光束包絡(luò)示意圖。
[0022] 其中；
[0023] 巧層101、內(nèi)包層102、濾波環(huán)層103、外包層104、涂覆層105、高斯分布106。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 參見圖1和圖2,本實(shí)用新型設(shè)及的一種濾波環(huán)結(jié)構(gòu)大巧徑傳能石英光纖，所述光 纖包含有位于中屯、的巧層101，所述巧層101外依次包裹有內(nèi)包層102、濾波環(huán)層103、外包 層104和涂覆層105 ;且外包層104的折射率< 內(nèi)包層102的折射率<濾波環(huán)層103的折 射率小于巧層101的折射率；
[00巧]上述巧層101與純石英材料的相對(duì)折射率差A(yù)1G(-0. 1%，0. 5%);
[0026] 上述內(nèi)包層102與純石英材料的相對(duì)折射率差A(yù)2G(-1. 2%，-0. 9%);
[0027] 上述濾波環(huán)層103與純石英材料的相對(duì)折射率差A(yù)3G(-0. 6%，-0. 2%);
[0028] 上述外包層104與純石英材料的相對(duì)折射率差A(yù)4G(-1. 4%，-I. 0%);
[0029] 具體的講，滲雜劑會(huì)改變石英玻璃的相對(duì)折射率；如錯(cuò)（Ge)、氯（Cl)、磯（P)等滲 雜劑可W使得滲雜后的石英玻璃的相對(duì)折射率為正值，我們稱之為"正滲雜劑"，而氣（F)、 棚（B)等滲雜劑可W使得滲雜后的石英玻璃的相對(duì)折射率為負(fù)值，我們稱之為"負(fù)滲雜劑"； 如果同時(shí)使用一種"正滲雜劑"和一種"負(fù)滲雜劑"對(duì)石英玻璃進(jìn)行滲雜，則滲雜后的石英 玻璃的相對(duì)折射率可W為正值或者負(fù)值，或者為0 ;因此，所述巧層101為滲錯(cuò)和氣玻璃層， 所述內(nèi)包層102為滲氣玻璃層，所述濾波環(huán)層103為滲錯(cuò)和氣玻璃層，所述外包層104為滲 棚和氣玻璃層；滲錯(cuò)和氣的濾波環(huán)層103,其折射率較高，從而可W匹配激光光斑能量高斯 分布106,使得激光光斑與光纖巧層禪合過程中泄露的部分高斯光能量被濾波環(huán)層高效率 地收集，防止泄露的激光能量再往外擴(kuò)散，造成涂覆層的高溫?fù)p傷；
[0030] 并且，對(duì)于其具體尺寸，所述巧層101的直徑DlG(80um，lOOOum)，所述內(nèi)包層 102的直徑D2G(88um，llOOum)，所述濾波環(huán)層103的直徑D3G(lOOum，1400um)，所述外 包層104的直徑D4G(125um，1500um);尤其需要注意的是；各層之間的直徑關(guān)系需要滿 足；內(nèi)包層102直徑與巧層101直徑的比值D2/D1G(1.05,1. 1)，濾波環(huán)層103直徑與巧 層101直徑的比值D3/D1G(1.2,1.4)，外包層104直徑與巧層101直徑的比值D4/D1G (1. 3，1. 5);
[0031] 同時(shí)，所述涂覆層105為滲雜丙締酸樹脂材料；
[0032] 本實(shí)用新型設(shè)及一種濾波環(huán)結(jié)構(gòu)大巧徑傳能石英光纖的制作方法，其制作方法 為：首選通過PCVD工藝、MCVD工藝、OVD工藝或VAD工藝制造巧椿；然后通過等離子體 外噴工藝、套管工藝或OVD工藝完成整個(gè)預(yù)制椿的制造；隨后進(jìn)行拉絲工藝，并在拉絲過 程中涂覆丙締酸樹脂材料構(gòu)成涂覆層；最后通過紫外固定進(jìn)行固化，并利用NR-9200設(shè)備 (EXFO)對(duì)光纖折射率剖面進(jìn)行檢測(cè)；
[0033] 下表1為^；：例具體實(shí)施例：
[0034] 表 1 ;
[00巧]
[0036] 表1為本實(shí)用新型走根不同幾何尺寸結(jié)構(gòu)的濾波環(huán)結(jié)構(gòu)大巧徑傳能石英光纖，并 對(duì)其折射率進(jìn)行檢測(cè)，通過實(shí)驗(yàn)表明，按照本實(shí)用新型的技術(shù)方案所制造的光纖，具有良 好的激光傳輸性能；光纖具有較高的禪合效率和傳輸效率，光纖傳輸效率可W達(dá)到96%W 上；光纖可W傳輸達(dá)到700W的中高功率激光；光纖具有良好的穩(wěn)定性，在長期工作條件 下，光纖跳線的連接頭溫度可W保持在40°CW下，傳輸效率穩(wěn)定，該種性能的大巧徑石英光 纖能夠滿足中高功率激光傳輸?shù)膽?yīng)用；
[0037] 由上述實(shí)驗(yàn)可知，本實(shí)用新型采用濾波環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少了激光器輸出高斯光斑 與大巧徑石英光纖巧層端面的禪合激光損失，提高了激光與光纖巧層的禪合效率；濾波環(huán) 還能夠?qū)⒍U合溢出的高斯光斑的高階模式激光能量進(jìn)一步約束，減少了激光能量擴(kuò)散到外 包層的幾率；采用該種設(shè)計(jì)能夠降低激光傳輸高階激光能量溢出的比率，增強(qiáng)大巧徑石英 光纖激光傳輸?shù)姆€(wěn)定性；
[0038] 另外；需要注意的是，上述【具體實(shí)施方式】僅為本專利的一個(gè)優(yōu)化方案，本領(lǐng)域的技 術(shù)人員根據(jù)上述構(gòu)思所做的任何改動(dòng)或改進(jìn)，均在本專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種濾波環(huán)結(jié)構(gòu)大芯徑傳能石英光纖，所述光纖包含有位于中心的芯層（101)，其 特征在于：所述芯層（101)外依次包裹有內(nèi)包層（102)、濾波環(huán)層（103)、外包層（104)和涂 覆層（105);且外包層（104)的折射率< 內(nèi)包層（102)的折射率<濾波環(huán)層（103)的折射率 小于芯層（101)的折射率。2. 如權(quán)利要求1所述一種濾波環(huán)結(jié)構(gòu)大芯徑傳能石英光纖，其特征在于：上述芯層 (101)與純石英材料的相對(duì)折射率差A(yù) I G (-〇. 1%，〇. 5%); 上述內(nèi)包層（102)與純石英材料的相對(duì)折射率差A(yù) 2 G (-1. 2%，-0. 9%); 上述濾波環(huán)層（103)與純石英材料的相對(duì)折射率差A(yù) 3 G (-〇. 6%，-0. 2%); 上述外包層（104)與純石英材料的相對(duì)折射率差A(yù)4 G (-1. 4%，-1. 0%)。3. 如權(quán)利要求1所述一種濾波環(huán)結(jié)構(gòu)大芯徑傳能石英光纖，其特征在于：所述芯層 (101)的直徑 Dl G (80um，1000um)，所述內(nèi)包層（102)的直徑 D2 G (88um，1100um)，所述 濾波環(huán)層（103)的直徑03￡(10011111，140011111)，所述外包層（104)的直徑04￡(12511111， 1500um)〇4. 如權(quán)利要求3所述一種濾波環(huán)結(jié)構(gòu)大芯徑傳能石英光纖，其特征在于：內(nèi)包層（102) 直徑與芯層（101)直徑的比值D2/D1 G (1.05,1. 1)，濾波環(huán)層（103)直徑與芯層（101)直 徑的比值D3/D1 G (1. 2,1.4)，外包層（104)直徑與芯層（101)直徑的比值D4/D1 G (1. 3， 1. 5)〇
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種濾波環(huán)結(jié)構(gòu)大芯徑傳能石英光纖，所述光纖包含有位于中心的芯層（101），所述芯層（101）外依次包裹有內(nèi)包層（102）、濾波環(huán)層（103）、外包層（104）和涂覆層（105）；且外包層（104）的折射率＜內(nèi)包層（102）的折射率＜濾波環(huán)層（103）的折射率小于芯層（101）的折射率。本實(shí)用新型一種濾波環(huán)結(jié)構(gòu)大芯徑傳能石英光纖，具有較高的光纖端面激光耦合效率和良好的傳輸效率。
【IPC分類】G02B6/036
【公開號(hào)】CN204679679
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520294353
【發(fā)明人】趙霞, 劉禮華, 周震華, 蘇武, 馮術(shù)娟, 黃本華, 候樹虎, 趙軒
【申請(qǐng)人】江蘇法爾勝光電科技有限公司, 江蘇法爾勝泓昇集團(tuán)有限公司
【公開日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2015年5月9日