專利名稱：：用于抑制摻Y(jié)b光纖中的光暗化的處理方法、光暗化受抑制的摻Y(jié)b光纖、以及光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于抑制在光纖激光器和光纖放大器等中使用的摻Y(jié)b光纖中的光暗化的處理方法、利用該方法處理了的光暗化受抑制的摻Y(jié)b光纖、以及以該摻Y(jié)b光纖作為光放大光纖的光纖激光器，并且特別涉及用于抑制當(dāng)高輸出光纖激光器使用了延長的時間段時輸出功率隨時間降低的光暗化的技術(shù)。本申請要求2007年4月17日提交的日本專利申請No.2007-108126的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容通過引用合并于此。
背景技術(shù)：
：對于使用摻雜有鐿(Yb)的光纖的光纖激光器，光暗化的抑制是一個問題。光暗化是當(dāng)光(^L光)被輻射到摻Y(jié)b光纖上時，激光器輸出隨著時間逐漸減小(參見非專利文獻(xiàn)l、2和4)的一種現(xiàn)象。這種隨時間的變化是摻稀土光纖中摻Y(jié)b光纖特有的問題。例如，在光纖放大器中使用的摻Er光纖中，存在由于濃度猝滅導(dǎo)致的初始放大特性降低的問題。然而，并沒有發(fā)現(xiàn)作為本發(fā)明主題的光暗化(即，隨時間的變化)對其是一個問題。也就是說，摻Er的光纖放大器的初始放大特性的降低與作為本發(fā)明主題的光暗化是完全不同的現(xiàn)象。目前尚不清楚光暗化背后的機(jī)制。然而，對于該問題有一些研究示例。以下給出關(guān)于摻Y(jié)b光纖中的光暗化的研究示例。(研究示例l)石英玻璃中色心的生成影響光暗化。色心的生成是永久性的損害，且吸收波長的中心在可見范圍內(nèi)。色心的吸收"^值在可見范圍內(nèi)。然而，其吸收帶很寬，且吸收的邊^(qū)￡對紅外區(qū)域具有影響。因此，色心的生成對激發(fā)光和激光器振蕩光都造成了損失，這導(dǎo)致光纖的功率轉(zhuǎn)換效率下降(參見非專利文獻(xiàn)3)。(研究示例2)如果使用相同波長的激發(fā)光，則隨著激發(fā)光強(qiáng)度變得更強(qiáng)，光暗化所導(dǎo)致的劣化速度增大(參見非專利文獻(xiàn)l)。(研究示例3)以與研究示例l相同的方式，假定色心的生成是參與因素。七個三價Yb離子在色心生成過程中參與了光致電離(參見非專利文獻(xiàn)2)。(研究示例4)光暗化的起因源于光纖玻璃的硅網(wǎng)絡(luò)受到永久性的損害。這種損害由激發(fā)光和信號光的多光子吸收處理所生成的光致電離產(chǎn)生。摻雜作為稀土的Yb的石英玻璃中的帶隙的示例為大約5.2eV(238nm)，這小于未摻雜的石英玻璃的帶隙(9eV)。由于238nm的帶隙大約是亂良光或信號光的波長(即，1000nm)的能量的四倍，因此顯然有可能四光子吸收也發(fā)揮了作用(參見非專利文獻(xiàn)4)。如在研究示例1-4中的情況一樣，存在推測激發(fā)光或信號光所產(chǎn)生的玻璃中的色心(稱為缺陷)與光暗化的機(jī)制相關(guān)的許多示例。然而，在所有報告中，信息不足以使得能夠明確說明光暗化的原因，并且至今還不知道任何明確的原因。而且，還不能確定可見區(qū)域中的吸收對紅外區(qū)域一定具有影響。在專利文獻(xiàn)l中，采用了以下所說明的方法，以提高石英玻璃對紫外線的阻擋性。作為第一步驟，通過將電磁波輻射到石英物體上而生成玻璃缺陷。作為第二步驟，將其浸入氫氣氣氛中。"PopulationInversionFactorDependenceofPhotodarkeningofYb-DopedFibersandItsSuppressionbyHighAluminumDoping',，T.Kitabayashi等,OFC2006,Anaheim,USA,PaperOThC5，2006H^專禾'J文獻(xiàn)3"LinearandNon-LinearPhotoionizationofSilicateGlasses,L.B.Glebov,GlassScienceandTechnology,Vol.20，No.24,1995"[非專利文獻(xiàn)4"Photodarkening:UnderstandingandMitigating",LiekkiWhitePaper
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的問題已公開了添加鋁(Al)以及添加Yb作為抑制光暗化的手段是有效的。根據(jù)非專利文獻(xiàn)2，隨著A1摻雜濃度增大，光暗化抑制效果增強(qiáng)。然而，即使摻雜了高濃度的Al，光暗化仍然沒有完全消失，且盡管十分微小，光暗化仍然發(fā)生。因此，正尋找進(jìn)一步抑制光暗化的手段。隨著Yb的摻雜濃度增加，光暗化所導(dǎo)致的輸出隨時間的減小變得更明顯。特別是，在976nm波長下的Yb吸收率為100dB/m或更大時的光暗化尤為顯著。由于制造方法的限制和折射率分布形式的限制，Yb吸收量的上限一般大約為2000dB/m。因此，在以下光纖中光暗化是個問題在所述光纖中，Yb摻雜量被調(diào)整為使得在976nm波長下的Yb吸收率在100到2000dB/m之間。在以下所述的示例中，利用具有光暗化明顯的Yb吸收率的樣本來進(jìn)行效果比較。而且，從其他觀點來看，在摻雜高濃度A1時也存在問題。使用針對光纖激光器設(shè)計的摻Y(jié)b光纖作為示例，通常Yb和Al被摻雜到光纖的芯中。如果A1被摻雜到石英玻璃中，則玻璃的折射率升高?？紤]到光纖激光器的特性，從激光器振蕩光的光束質(zhì)量的觀點來看，期望以單模形成信號光(即，激光器振蕩光)的發(fā)射條件。與^f照，為了獲得高強(qiáng)度激光器振蕩光，期望充分地增加光纖的模場直徑，以便減小非線性光學(xué)效應(yīng)。如果Al被摻雜到高濃度，則由于需要實現(xiàn)上述單模發(fā)射和增加模場直徑，因此對期望的折射率分布的形成造成了限制。也從這個觀點出發(fā)，僅將Al摻雜到高濃度是不夠的，因為這只不過是產(chǎn)生了其它問題。而且，在專利文獻(xiàn)l中，說明了通過經(jīng)由將電磁波輻射到石英物體上而產(chǎn)生玻璃缺陷、然后將該物體浸入氫氣氣氛中，來提高石英物體對紫外線的阻擋性。然而，在專利文獻(xiàn)l中，沒有提到摻雜了Yb的石英玻璃光纖特有的光暗化。(如專利文獻(xiàn)1中的)沒有摻雜Yb的石英玻璃物體中的紫外線劣化的問題與(如本發(fā)明中的)摻Y(jié)b光纖中的光暗化的問題完全不同?？紤]到上述情況而構(gòu)思了本發(fā)明，且本發(fā)明的目的是提供一種處理方法，該處理方法使得有可能有效地抑制摻Y(jié)b光纖中的光暗化。解決所述問題的手段為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方面是一種用于抑制摻Y(jié)b光纖中的光暗化的處理方法，所述方法包括第一步驟，通過以Yb對芯進(jìn)行摻雜來制^#Yb光纖，并以高于當(dāng)激光器振蕩時通過所述光纖發(fā)射的光的能量將伽馬射線、X射線和電子束中的至少一種輻射到所述摻Y(jié)b光纖上；第二步驟，在第一步驟之后測量所述光纖的紅外區(qū)域的損耗鐠，并選擇特定波長下的損耗落在預(yù)定范圍內(nèi)的光纖；以及第三步驟，在含氫氣氛中處理在第二步驟中選擇的光纖，以獲得光暗化受抑制的摻Y(jié)b光纖。本發(fā)明的第二方面是根據(jù)第一方面的用于抑制摻Y(jié)b光纖中的光暗化的處理方法，其中第一步艱^包括調(diào)節(jié)在第一步驟中輻射的伽馬射線、X射線或電子束的輻射量，4吏得在第二步驟中，在大于1100nm且小于1300nm的波長下的損耗落在1dB/m到100dB/m之間。本發(fā)明的第三方面是根據(jù)第一方面的用于抑制摻Y(jié)b光纖中的光暗化的處理方法，其中在第一步驟中，輻射的伽馬射線、X射線或電子束的總輻射量落在lxl()4R到lxl07R(倫琴)的范圍內(nèi)。本發(fā)明的第四方面是根據(jù)第一方面的用于抑制摻Y(jié)b光纖中的光暗化的處理方法，其中在第三步驟中，緊接著氫處理之后的在1240nm波長下的損耗值與脫氫之后的在1240nm波長下的損耗值之間的差是5dB/km或更大。本發(fā)明的第五方面是根據(jù)第一方面的用于抑制摻Y(jié)b光纖中的光暗化的處理方法，其中在第三步驟中，在含氫氣氛中執(zhí)行的處理的處理條件包括以下條件latm或更多、80。C到100。以及60個小時或更多。本發(fā)明的第六方面是根據(jù)第一方面的用于抑制摻Y(jié)b光纖中的光暗化的處理方法，其中在第二步驟中，當(dāng)在大于1100nm且小于1300nm的波長下的損耗小于1dB/m時，將所述光纖返回第一步驟，且另外地輻射伽馬射線、X射線或電子束，使得在大于1100nm且小于1300nm的波長下的損耗落在1dB/m到100dB/m之間。本發(fā)明的第七方面是根據(jù)第一方面的用于抑制摻Y(jié)b光纖中的光暗化的處理方法，其中，第二步驟還包括將在大于1100nm且小于1300nm的波長下的損耗超過100dB/m的光纖作為有缺陷的光纖而丟棄。本發(fā)明的第八方面是光暗化受抑制的摻Y(jié)b光纖，其中，通過根據(jù)第一方面的用于抑制光暗化的處理方法來獲得所述光暗化受抑制的摻Y(jié)b光纖。本發(fā)明的第九方面是光纖激光器，包括根據(jù)第八方面的光暗化受抑制的摻Y(jié)b光纖，作為用于光放大的光纖。本發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的處理方法，有可能在不添加高濃度Al的情況下抑制摻Y(jié)b光纖中的光暗化。根據(jù)光暗化受抑制的本發(fā)明的摻Y(jié)b光纖，有可能在不添加高濃度Al的情況下抑制光暗化，并提高光纖激光器的長期可靠性。而且，根據(jù)光暗化受抑制的本發(fā)明的摻Y(jié)b光纖，由于不再需要添加高濃度Al，因此有可能容易地形成實現(xiàn)了單^JL射和模場直徑的擴(kuò)大的期望折射率分布，且有可能提供用于激光器振蕩的高性能摻Y(jié)b光纖。根據(jù)本發(fā)明的光纖，有可能抑制光暗化并提高設(shè)備的長期可靠性。而且，由于有可能在不添加高濃度Al的情況下抑制光暗化，因此通過使用具有期望折射率分布(其中實現(xiàn)了單M射和模場直徑的擴(kuò)大)的光暗化受抑制的摻Y(jié)b光纖，有可能提供出色的光纖激光器，該光纖激光器具有優(yōu)異的光束質(zhì)量且使得可獲得高輸出的激光器振蕩光。通過以下給出的對本發(fā)明實施例的說明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚本發(fā)明的上述目的、作用和效果以及其它目的、作用和效果。具體實施例方式本發(fā)明的用于抑制摻Y(jié)b光纖中的光暗化的處理方法特征在于以如下所述的方式執(zhí)行摻Y(jié)b光纖的處理。在第一步驟中，制備通過用Yb摻雜芯而形成的摻Y(jié)b光纖，且在允許傳送比激光器振蕩期間通過所述光纖發(fā)射的光更高的能量的條件下，將伽馬射線或X射線或電子束輻射到摻Y(jié)b光纖上。在第二步驟中，在第一步驟之后，測量光纖的紅外區(qū)域中的損耗譜，選擇特定波長下的損耗落在預(yù)定范圍內(nèi)的光纖。優(yōu)選地，光纖的在大于1100nm且小于1300nm的波長下的損耗測量結(jié)果在1dB/m到100dB/m的范圍內(nèi)(即，1dB/m5損耗^100dB/m)。更優(yōu)選地，光纖的在等于或大于1150nm且等于或小于1250nm的波長下的損耗測量結(jié)果落在1dB/m到100dB/m的范圍內(nèi)(即1dB/m^員耗^100dB/m)。在第一步驟中，伽馬射線、X射線和電子束的總輻射射線量優(yōu)選地在lxl04R到lxl07R(倫琴)的范圍內(nèi)。在第三步驟中，緊接著氫處理之后的在1240nm波長下的損耗值與脫氬之后的在1240nm波長下的損耗值之間的差優(yōu)選地為5dB/m或更多。在第三步驟中，在含氫氣氛中進(jìn)行處理時的處理條件優(yōu)選地包括1atm或更多、80°C到100°C以及60個小時或更多。更優(yōu)選地，如果在第二步驟中在大于1100nm且小于1300nm的波長下的損耗測量結(jié)果小于ldB/m,則期望的是所述處理返回第一步驟，且利用另外的伽馬射線、X射線或電子束再次進(jìn)行輻射。而且，如果在第二步驟中在大于1100nm且小于1300nm的波長下的損耗測量結(jié)果超過IOOdB/m，則期望的是光纖作為有缺陷的制品被丟棄。在第三步驟中，在含氫氣氛中處理第二步驟中選擇的光纖，以獲得光暗化受抑制的摻Y(jié)b光纖。在第三步驟中，使用伽馬射線、X射線或電子束進(jìn)行輻射的關(guān)鍵點在于通過提前在摻Y(jié)b光纖上進(jìn)行高能量輻射，在摻Y(jié)b光纖中引入光暗化。也就是說，通過當(dāng)摻Y(jié)b光纖實際上被用作光纖激光器的M大光纖時在激發(fā)光或信號光的波長下執(zhí)行處理，以及使用比高強(qiáng)度光更高的能量，來產(chǎn)生光暗化。而且，輻射伽馬射線或X射線或電子束的另一優(yōu)點^1有可能在大表面區(qū)域上進(jìn)行輻射且可以在單個操作中對摻Y(jié)b光纖進(jìn)行輻射。由于伽馬射線、X射線和電子束穿過通常用作光纖的涂覆材料的UV固化樹脂，因此有可能通過從光纖的側(cè)表面進(jìn)行輻射來處理芯部分。此時，沒有發(fā)現(xiàn)伽馬射線、X射線或電子^j"涂覆材料的損害。與之對照，如果使用紫外線到紅外線，則由于光纖的涂覆層吸收光，因此不可能有效地處理光纖的芯區(qū)域。如果提高輻射強(qiáng)度以到達(dá)芯，則在涂覆材料中出現(xiàn)劣化。因此，可考慮從光纖的端表面輻射光；然而，由于這會不允許一次處理大量摻Y(jié)b光纖，從增加成本的觀點來看這不是有利的。在第二步驟中，測量紅外區(qū)域的損耗鐠的目的是確定在第一步驟中故意引入的光暗化的量。由于摻Y(jié)b光纖的^JL光和放大光在紅外區(qū)域內(nèi)，因此如果不測量紅外區(qū)域的損耗鐠，則不可能確定在第一步驟中引入的光暗化的量。通過進(jìn)行第二步驟，有可能確定在第一步驟中是否輻射了適當(dāng)量的輻射。對于測量大于1100nm且小于1300nm的波長下的損耗值，存在以下三個原因。(1)在約800nm到1100nm的波長范圍內(nèi)，由于存在大的Yb吸收峰值，因此難以進(jìn)行估計。(2)在800nm或更小的波長區(qū)域內(nèi)，由于這是比摻Y(jié)b光纖的截止波長(光纖激光器中使用的摻Y(jié)b光纖的截止波長被設(shè)計為約卯0nm)更短的波長范圍，因此難以進(jìn)行損耗譜的準(zhǔn)確測量。(3)在1300nm的更長一側(cè)上的波長區(qū)域內(nèi)，由于不可能測量接近^tiL光(即，約976nm的波長)和輸出光(即，約1064nm的波長)的區(qū)域，因此不可能準(zhǔn)確地測量光暗化的量。由于這三個原因，通過測量大于1100nm且小于1300nm的波長下的損耗值，有可能最準(zhǔn)確地確定由在第一步驟中引入的光暗化所增加的摻Y(jié)b光纖的^JL光和輸出光的波長區(qū)域內(nèi)的損耗量。在第二步驟中，對于將大于IIOOnm且小于1300nm的波長下的損耗i殳置在ldB/m或更多到100dB/m或更少的范圍內(nèi)，存在以下兩個原因。(A)如果大于1100nm且小于1300nm的波長下的損耗小于1dB/m,則第一步驟中的伽馬射線、X射線或電子束輻射的量不足，且沒有獲得光暗化抑制效果。(B)如果大于1100nm且小于1300nm的波長下的損耗是大于100dB/m的損耗，則即使在第三步驟中充分地處理了氫，在第三步驟結(jié)束后在摻Y(jié)b光纖的紅外區(qū)域中也存在相當(dāng)大的損耗，且當(dāng)激光器振蕩開始時初始放大特性有所降低。在第三步驟中，在含氫氣氛中進(jìn)行處理的原因是由此獲得在第一步驟中故意引入光暗化的摻Y(jié)b光纖的放大特性被恢復(fù)的效果。當(dāng)以這種方式處理的摻Y(jié)b光纖實際上被用作光纖激光器的光放大介質(zhì)時，有可能確保不發(fā)生光暗化。其原因可能還不為人們所理解。然而，認(rèn)為伽馬射線、X射線或電子束的能量充分地大于光纖激光器的激發(fā)光的光子能量這一事實與其有關(guān)。也還不清楚通過對光纖的提前在氫氣氛中生成光暗化的處理恢復(fù)了光暗化的原因。示例1通過MCVD方法將石英灰(silicasoot)沉積在開始石英管的內(nèi)側(cè)，然后使用溶液摻雜方法將Yb和Al摻雜到其上。在溶液摻雜方法中，在利用AlCl3和YbCl3的水溶液將溶液附著到石英灰上之后，進(jìn)行干燥化和脫水，然后燒結(jié)石英灰以使得其變?yōu)橥该?。接著，在燃燒器被移動的同時時，石英管#>熱且坍縮，從而變?yōu)閷嵭牡?。然后利用OVD方法4吏適量的石英玻璃沉積在由此獲得的光纖預(yù)制件上，然后形成光纖。結(jié)果，獲得了用于光纖激光器的摻Y(jié)b光纖。該摻Y(jié)b光纖的一部分在該未更改狀態(tài)下用作進(jìn)行比較的樣本(樣本(l))。對于第一步驟，伽馬射線被輻射到以上述方式制造的摻Y(jié)b光纖上。在該伽馬射線輻射中，鈷60(1.17MeV和1.33MeV的能量)被用作輻射射線源，且在lxl(^R/h(倫琴每小時)的輻射射線劑量率進(jìn)行兩個小時的輻射，從而獲得2xl0611(倫琴)的總伽馬射線輻射量。作為第二步驟，測量完成了第一步驟的摻Y(jié)b光纖的紅外區(qū)域的損耗鐠。在1150nm波長下的損耗*值是44dB/m，在1200nm波長下的損耗*值是40dB/m，且在1250nm波長下的損耗值是38dB/m。這些值在上述針對損耗的適當(dāng)范圍內(nèi)(即，在1dB/m到100dB/m之間)。注意，當(dāng)在進(jìn)行第一階段之前測量摻Y(jié)b光纖的損耗鐠時,發(fā)現(xiàn)在1150nm波長下的損耗是0.03dB/m，在1200nm波長下的損耗是0.02dB/m，且在1250nm波長下的損耗是0.02dB/m。樣本(1)的損耗鐠的測量結(jié)果相同，在1150nm波長下的損耗是0.03dB/m，在1200nm波長下的損耗是0.02dB/m，且在1250nm波長下的損耗是0.02dB/m。作為第三步驟，在完成了第二步驟的摻Y(jié)b光纖上進(jìn)行氫處理。在氫處理中，在氫latm、80。C的條件下進(jìn)行60小時處理，且在使得氫能夠適當(dāng)?shù)財U(kuò)散到芯的中心那么遠(yuǎn)的條件下進(jìn)行處理。接著，停止氫處理，然后在80。C的氮氣氛中處理光纖兩個星期。作為結(jié)果，光纖中的氫被擴(kuò)散并排放，從而從光纖中去除氫成分。從光纖中去除氫成分的目的是由于剩余的氫成分導(dǎo)致在1jim波長附近的光吸收。注意，當(dāng)在完成第三步驟之后測量摻Y(jié)b光纖的損耗譜時，發(fā)現(xiàn)在1150nm波長下的損耗是0.12dB/m，在1200nm波長下的損耗是0.1dB/m，且在1250nm波長下的損耗是0.1dB/m。完成了伽馬射線輻射、氫處理和脫氫處理的摻Y(jié)b光纖被用作示例1中的樣本(即，樣本(2))。樣本(l):用于比較的樣本(即，沒有進(jìn)行上述處理的未更改的紡成光纖(spunfiber))。樣本(2):示例l中制備的樣本(即，利用伽馬射線完成了第一步驟，并完成了第二步驟和第三步驟的樣本)。針對樣本(1)和(2)制備了光纖激光器，且連續(xù)振蕩該光纖激光器。樣本(1)和(2)是雙包層光纖，且內(nèi)側(cè)包層直徑為400pm。使用具有976nm波長的半導(dǎo)體激光二極管(LD)以獲得^JL光。來自八個氣復(fù)光光導(dǎo)光纖中每一個光纖的4.5W功率的^JL光被耦合到摻Y(jié)b光纖上，該光然后在形成于摻Y(jié)b光纖中的兩個光纖Bragg光抓FBG)間諧振，從而導(dǎo)致激光器的光振蕩。從上述結(jié)構(gòu)可以獲得1064nm波長下的激光器振蕩。通過持續(xù)地監(jiān)控振蕩的激光器光的功率，測量到激光器輸出的隨時間的變化。測量結(jié)果如下樣本(1):初始輸出是10W，在連續(xù)振蕩100分鐘之后激光器輸出減小到振蕩開始時的輸出的20%(2W)。樣本(2):初始輸出是9.5W,在連續(xù)振蕩100分鐘之后激光器輸出沒有明顯減小，且激光器輸出是振蕩開始時的輸出的97%(9.22W)。在樣本(1)和(2)中，在輸出減小的大小方面有明顯差別。從上述結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在根據(jù)本發(fā)明被處理的樣本(2)中，獲得了明顯的光暗化抑制效果。注意，當(dāng)在針對樣本(1)和樣本(2)為相同條件下的振蕩開始時的激光器輸出之間進(jìn)行比較時，以樣本(1)的在振蕩開始時的激光器輸出為100%,則樣本(2)的在振蕩開始時的激光器輸出為95%。這種情況的原因被認(rèn)為是通過進(jìn)行上述第一步驟、第二步驟和第三步驟，由于在大于1100nm且小于1300nm的波長下的損耗有所增加，因此在激光器輸出光和用于摻Y(jié)b光纖的^L光的波長下的損耗有所增加。在本發(fā)明中，盡管作為進(jìn)行第一到第三步驟的結(jié)果，振蕩開始時的激光器輸出減小了約5。/。，但是由于有可能抑制光暗化，因此有可能大大提高實際使用中的長期可靠性。示例2示例2不同于示例1之處在于進(jìn)行X射線輻射而不是伽馬射線輻射。對于X射線使用具有0.2nm波長(6.2keV)的X射線，且以1x106R/h(每小時倫琴)的輻射射線劑量率進(jìn)行兩個小時輻射，使得獲得2x106R(倫琴)的總X射線輻射量。除此之外，該方法與示例l中使用的方法相同，且制備了樣本(樣本(3))。以與示例1中相同的方式測量當(dāng)在光纖激光器中使用樣本(3)時針對該樣本的激光器輸出。測量結(jié)果如下。樣本(3):初始輸出為9.5W，在連續(xù)振蕩100分鐘之后激光器輸出沒有明顯減小，且激光器輸出^1振蕩開始時的輸出的97%(9.22W)。在大于1100nm且小于1300nm的波長中在每個步腺之前和之后的損耗鐠的變化與示例1中的變化基vM目同。同樣，在示例2中處理的樣本(3)中，光暗化減小效果是明顯的。因此，即使使用X射線，以與使用伽馬射線時相同的方式，也有可能大大提高實際4吏用中的長期可靠性。13示例3示例3不同于示例1和示例2之處在于進(jìn)行電子束輻射而不是伽馬射線輻射和X射線輻射。對于電子束使用具有2MeV能量的電子束，且進(jìn)行電子束輻射使得獲得2x106R(倫琴)的總輻射量。除此之外，該方法與示例1和示例2中使用的方法相同，且制備了樣本(樣本(4))。以與示例1中相同的方式測量當(dāng)在光纖激光器中使用樣本(4)時針對該樣本的激光器輸出。測量結(jié)果如下。樣本(4):初始輸出為9.6W，在連續(xù)振蕩100分鐘之后激光器輸出沒有明顯減小，且激光器輸出為振蕩開始時的輸出的98%(9.41W)。在大于1100nm且小于1300nm的波長中在每個步驟之前和之后的損耗譜的變化與示例1和示例2中的變化基^t目同。同樣，在示例3中處理的樣本U)中，光暗化減小效果是明顯的。因此，以與使用伽馬射線或X射線時相同的方式，有可能大大提高實際使用中的長期可靠性。如從示例1-3中可以看到的，即使輻射源在伽馬射線、X射線和電子束之間變化，假定總輻射量相同，則發(fā)現(xiàn)所獲得的光暗化減小效果也基本上相同。而且，即4吏輻射源改變，假定總輻射量相同，則發(fā)現(xiàn)在第二步驟中獲得的大于1100nm且小于1300nm的波長下的損耗值也基本上相同。也就是說，不考慮使用了哪個輻射源，通過控制總輻射量，有可能控制大于1100nm且小于1300nm的波長下的損耗值。因此，還有可能控制光暗化減小效果。以下說明總輻射量和大于1100nm且小于1300nm的波長下的損耗值之間的關(guān)系。示例4在第一步驟中，伽馬射線輻射量以表1所示的方式變化，且進(jìn)行摻Y(jié)b光纖的處理，以使得在第二步驟中測量的1150nm、1200nm以及1250nm下的損耗是表1中給出的各種值，然后進(jìn)行第三步驟。利用所獲得的摻Y(jié)b光纖(樣本(2)、(5)和(8))以與示例l中相同的方式制備光纖激光器，且測量連續(xù)振蕩100分鐘之后輸出的減小。從而將結(jié)果收集在表l中。<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>如表1所示，在樣本(5)中，在第二步驟中在大于1100nm且小于1300nm的波長下的損耗值很小。it^明第一步驟中的伽馬射線輻射量是不足的。也就是說，i^明如果總輻射量是lx10311，則伽馬射線輻射量是不足的。不可能減小樣本(5)中的光暗化。在樣本(8)中，在第二步驟中在大于1100nm且小于1300nm的波長下的損耗值很大。這表明第一步驟中的伽馬射線輻射量過量。也就是說，這表明如果總輻射量是lxl()SR，則伽馬射線輻射量過量。在該樣本(8)中，不可能同樣在第三步驟之后減小紅外區(qū)域中的損耗，且與其它樣^目比，初始輸出特性較低。在樣本(2)、(6)和(7)中，第二步驟中在大于1100nm且小于1300nm的波長下的損耗值在1dB/m到100dB/m的范圍內(nèi)。il^明第一步驟中的伽馬射線輻射量是適當(dāng)?shù)?。也就是說，it^明如果總輻射量是從lx10"R到lxl0711，則伽馬射線輻射量是適當(dāng)?shù)?。而且，即使?dāng)在輻射射線源改變?yōu)閄射線或電子束的情況下進(jìn)行處理時，發(fā)現(xiàn)在第二步驟中的大于1100nm且小于1300nm的波長下的損耗值在1dB/m到100dB/m的范圍內(nèi)的情況下的總輻射量也是從1x104R到1x107R。在樣本(2)、(6)和(7)中，有可能減小光暗化并保持初始輸出特性，且獲得出色的結(jié)果。示例5示例5不同于示例1(即樣本2)之處在于在第三步驟中改變了氫處理條件。針對樣本2的條件是1atm、80。C和60個小時。與^目對照，在示例5中，以針對氫分壓、處理溫度和處理時間i殳置的各種條件來進(jìn)行氫處理(樣本9-15)。通過測量緊接著氫處理之后的損耗鐠以及測量在1240nm產(chǎn)生的氫分子的吸收損耗來確定氫摻雜是否足夠。具體地，測量緊接著氫處理之后的損耗鐠，然后將光纖放置在空氣中足夠長的時間以充分地去除氫分子。通過然后確定緊接著氫處理之后的損耗鐠和氫分子去除之后的損耗^普之間的差，有可能確定芯中存在的氫分子所導(dǎo)致的1240nm處的吸收損耗的量。在1240nm處的該損耗的差被定義為"損耗增量"。在氫處理之前和之后在1240nm處的損耗增量在表2中示出。另外，示出了每個樣本的連續(xù)振蕩開始時的輸出，其中以樣本1的連續(xù)振蕩開始時的輸出為100%。<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>通過改變氫處理時間來針對樣本2、9和10設(shè)置不同的條件。在1atm的氫分壓和80。C的處理溫度的條件下，氫處理在多于60小時時飽和，且初始輸出特性出色。然而，在樣本9中，由于處理時間短，氫處理M不充分，導(dǎo)致降低的初始輸出特性。樣本2、11和12具有不同的氫分壓條件。在80。C的處理溫度和60個小時的處理時間的條件下，氬處理在1atm或更大的條件下是充分的，且初始輸出特性出色。然而，在樣本ll中，由于氫分壓低，導(dǎo)致初始輸出的降低。在樣本12中，由于氫分壓高，緊接著氫處理之后在1240nm波長下的吸收損耗是很大的值，然而，脫氬之后的特性與樣本2的相同。樣本2、13和14具有不同的氫處理溫度條件。在latm的氳分壓和60個小時的處理時間的條件下，氫處理在80。C或更高的條件下是充分的，且初始輸出特性出色。然而，在樣本13中，由于處理溫度低，導(dǎo)致初始輸出的降低。當(dāng)處理溫度超過100。C時，有可能光纖的涂覆層^L損壞，因此這不是優(yōu)選的。從上述結(jié)果發(fā)現(xiàn)，1atm或更大的氫分壓、80°C-100°C的處理溫度以及60個小時或更多的處理時間的條件是氫處理的適當(dāng)條件。與之相對照，如在樣本15中，發(fā)現(xiàn)即使處理溫度低，也可通過延長處理時間來獲得出色的初始輸出特性。然而，200個小時的處理時間對于處理要求了過高的時間需求，這顯然不是優(yōu)選的。氫分壓、處理溫度和處理時間形成了用于氫處理條件的M。如果這些條件中的一個不充分，則通過調(diào)節(jié)其它M，有可能提供充分的氫處理條件。示例6在第一步驟中，調(diào)節(jié)伽馬射線輻射量，且進(jìn)行摻Y(jié)b光纖的處理，使得第二步驟中測量的1150nm處的損耗是0.13dB/m，第二步驟中測量的1200nm處的損耗是0.1dB/m，且第二步驟中測量的1250nm處的損耗是0.08dB/m。對于該樣本，返回第一步驟，輻射伽馬射線，使得第二步驟中測量的1150nm處的損耗是44dB/m，第二步驟中測量的1200nm處的損耗是40dB/m，且第二步驟中測量的1250nm處的損耗是38dB/m。接著，進(jìn)行第三步驟的氫處理。該樣#作為樣本(16)。對于樣本(16),以與示例1中相同的方式制備光纖激光器，并且測量連續(xù)振蕩IOO分鐘之后的輸出減小。作為結(jié)果，獲得與樣本(2)中所獲得的光暗化量幾乎相同的光暗化量。而且，獲得與樣本(2)中所獲得的初始輸出特性相同的初始輸出特性。因此，即4吏在第二步驟中的大于1100nm且小于1300nm的波長下的損耗小于1dB/m，通過增加第一步驟，也有可能抑制光暗化。因此，同樣在示例6的處理方法中，有可能大大提高實際4吏用中的長期可靠性。而且，通過使用該方法，有可能從第一步驟中發(fā)現(xiàn)任何處理缺陷，從而防止^Lfr裝運產(chǎn)品之后才出現(xiàn)受光暗化影響的產(chǎn)品。因為組裝光纖激光器的處理復(fù)雜且需要相當(dāng)多的時間和成本，如果^組裝光纖激光器之后才出現(xiàn)受光暗化影響的產(chǎn)品，則損失是巨大的。因此，示例6的方法佳:得有可能檢測缺陷，這是非常有利的。而且，如果在第二步驟中的大于1100nm且小于1300nm的波長下的損耗超過IOOdB/m，則m^可能即使組裝了光纖激光器也會出現(xiàn)初始輸出特性差的問題。因此，有可能在第二步驟中確定有缺陷的制品并丟棄它們，而不會不必要地進(jìn)行任何后續(xù)步驟。作為結(jié)果，可減小不必要的制造成本，這是相當(dāng)有利的。才艮據(jù)以上結(jié)果，在根據(jù)本發(fā)明的處理方法處理了的光暗化受抑制的摻Y(jié)b光纖中，甚至在100分鐘的連續(xù)振蕩之后也看不到光暗化，且發(fā)現(xiàn)這種摻Y(jié)b光纖具有優(yōu)異的可靠性。與之對照，在使用傳統(tǒng)方法制造的摻Y(jié)b光纖中(即，不進(jìn)行本發(fā)明的處理)，看到光暗化所導(dǎo)致的激光器輸出的降低。示例7示例7不同于示例1之處在于Yb、Er和Al都利用溶液摻雜方法被摻雜。在該溶液摻雜方法中，使用YbCl3、ErCb和AlCl3的水溶液。除此之外，采用與示例1中所使用方法的相同的方法以便形成Yb、Er共同摻雜的光纖。該Yb、Er共同摻雜的光纖的一部分在不進(jìn)行任何進(jìn)一步更改的情況下被作為用于比較的樣本(樣本(17))。在與針對示例1實施的條件相同的條件下，對以上述方式制造的Yb、Er共同摻雜的光纖執(zhí)行第一步驟、第二步驟和第三步驟。此時，第二步驟中在1150nm處的損耗是48dB/m,第二步驟中在1200nm處的損耗是45dB/m,且第二步驟中在1250nm處的損耗是43dB/m。注意，針對樣本(17)在1150nm處的損耗值是0.04dB/m，其在1200nm處的損耗值是0.03dB/m，且其在1250nm處的損耗值是0.02dB/m。當(dāng)測量完成了第三步驟的Yb、Er共同摻雜的光纖的損耗鐠時，在1150nm處的損耗是0.19dB/m，在1200nm處的損耗是0.15dB/m，且在1250nm波長下的損耗是0.13dB/m。以這種方式，經(jīng)歷了伽馬射線輻射、氫處理和脫氫處理的Yb、Er共同摻雜的光纖^L作為示例7的樣本(18)。針對樣本(17)和(18)制備了光纖放大器，且連續(xù)振蕩該光纖放大器。使用具有915nm波長的半導(dǎo)體激光二極管(LD)以獲得激發(fā)光。樣本(17)和(18)是雙包層光纖，且內(nèi)側(cè)包層直徑是125nm。通過將12W功率的氣t光輻射到包層區(qū)域上，并持續(xù)地監(jiān)控1550nm處的放大的輸出激光器光的功率，測量放大器輸出的隨時間變化。測量結(jié)果如下。樣本(17):初始輸出是2W，連續(xù)放大100分鐘之后輸出光強(qiáng)度減小到放大開始時的輸出的75%(1.5W)。樣本(18):初始輸出是1.9W，連續(xù)放大100分鐘之后輸出光強(qiáng)度沒有明顯減小，且輸出是放大開始時的輸出的99%(1.88W)。從上述結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在根據(jù)本發(fā)明處理了的樣本(18)中，有可能獲得光暗化抑制效果。工業(yè)實用性根據(jù)本發(fā)明，有可能抑制光暗化并提高光纖激光器的長期可靠性。從而有可能提供一種用于激光器振蕩的高性能摻Y(jié)b光纖。而且，還可提供一種具有出色光束質(zhì)量的高輸出光纖激光器。20權(quán)利要求1.一種用于抑制摻Y(jié)b光纖中的光暗化的處理方法，包括第一步驟，通過以Yb對芯進(jìn)行摻雜來制備摻Y(jié)b光纖，并以高于當(dāng)激光器振蕩時通過所述光纖發(fā)射的光的能量將伽馬射線、X射線和電子束中的至少一種輻射到所述摻Y(jié)b光纖上；第二步驟，在第一步驟之后測量所述光纖的紅外區(qū)域的損耗譜，并選擇特定波長下的損耗落在預(yù)定范圍內(nèi)的光纖；以及第三步驟，在含氫氣氛中處理在第二步驟中選擇的光纖，以獲得光暗化受抑制的摻Y(jié)b光纖。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于抑制光暗化的處理方法，其中，第一步驟還包括調(diào)節(jié)在第一步驟中輻射的伽馬射線、X射線或電子束的輻射量，使得在第二步驟中，在大于1100nm且小于1300nm的波長下的損耗落在1dB/m到100dB/m之間。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于抑制光暗化的處理方法，其中，在第一步驟中，輻射的伽馬射線、X射線或電子束的總輻射量落在lxK)4r到1x1()7R(倫琴)的范圍內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于抑制光暗化的處理方法，其中，在第三步驟中，緊接著氳處理之后的在1240nm波長下的損耗值與脫氫之后的在1240nm波長下的損耗*值之間的差是5dB/km或更大。5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于抑制光暗化的處理方法，其中，在第三步驟中，在含氫氣氛中的所述處理的處理條件包括以下M:1atm或更多、80。C到100。以及60個小時或更多。6.根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于抑制光暗化的處理方法，其中，在第二步驟中，當(dāng)在大于1100nm且小于1300nm的波長下的損耗小于ldB/m時，將所述光纖返回第一步驟，且另外地輻射伽馬射線、X射線或電子束，使得在大于IIOOnm且小于1300nm的波長下的損耗落在1dB/m到100dB/m之間。7.根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于抑制光暗化的處理方法，其中，第二步驟還包括將在大于1100nm且小于1300nm的波長下的損耗超過100dB/m的光纖作為有缺陷的光纖而丟棄。8.—種光暗化受抑制的摻Y(jié)b光纖，其中，所述光暗化受抑制的摻Y(jié)b光纖是通過根據(jù)權(quán)利要求1的用于抑制光暗化的處理方法來獲得的。9.一種光纖激光器，包括根據(jù)權(quán)利要求8的光暗化受抑制的摻Y(jié)b光纖，作為用于光放大的光纖。全文摘要一種用于抑制摻Y(jié)b光纖中的光暗化的處理方法，包括第一步驟，通過以Yb對芯進(jìn)行摻雜來制備摻Y(jié)b光纖，并以高于當(dāng)激光被振蕩時通過光纖發(fā)射的光的能量將伽馬射線、X射線或電子束中的至少一種輻射到摻Y(jié)b光纖上；第二步驟，測量在第一步驟之后所述光纖的紅外區(qū)域的損耗譜，并選擇特定波長下的損耗落在預(yù)定范圍內(nèi)的光纖；以及第三步驟，在含氫氣氛中處理在第二步驟中選擇的光纖，以獲得光暗化受抑制的摻Y(jié)b光纖。文檔編號H01S3/06GK101675562SQ20088001238公開日2010年3月17日申請日期2008年4月17日優(yōu)先權(quán)日2007年4月17日發(fā)明者市井健太郎,細(xì)谷英行申請人:株式會社藤倉