本發(fā)明屬于光纖放大器，更具體地，涉及一種多芯光纖包層泵浦放大器及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笈c日俱增，而常規(guī)單模傳輸已接近容量極限，空分復(fù)用技術(shù)成為突破現(xiàn)有瓶頸的有效方案。多芯復(fù)用作為空分復(fù)用解決方案之一，利用支持多通道的多芯光纖，作為一種克服基于單模光纖的高速長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)容量限制(每根光纖約100tbit/s)的有效方法，具有較好的應(yīng)用前景。但其傳輸應(yīng)用中仍面臨長(zhǎng)距離傳輸?shù)膿p耗問(wèn)題，開(kāi)發(fā)相適用的多芯放大器至關(guān)重要。

2、光纖增益器件作為多芯放大器研發(fā)的核心技術(shù)，直接影響放大器的增益效果。目前針對(duì)多芯放大器的開(kāi)發(fā)，增益方式包括芯層泵浦和包層泵浦兩種方案。其中芯層泵浦技術(shù)通過(guò)光纖端面以纖芯引入泵浦光，需要多個(gè)泵浦源，成本高，集成體積大。包層泵浦通過(guò)雙包層光纖的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使泵浦光由內(nèi)包層進(jìn)入纖芯。激發(fā)稀有金屬離子放大信號(hào)光，可通過(guò)單個(gè)泵浦源實(shí)現(xiàn)多個(gè)通道同時(shí)放大，可有效降低泵浦成本，提高集成度，減小放大器整機(jī)的體積。

3、目前包層泵浦的實(shí)現(xiàn)方案雖然很多，也大多具有較好的泵浦效率，但是對(duì)于多通道的多芯光纖來(lái)講，不僅需要將泵浦光導(dǎo)入纖芯，還需要考慮各個(gè)通道的增益均衡效果，而目前針對(duì)這方面的研究較少。如何在獲得較好泵浦效率的同時(shí)實(shí)現(xiàn)各通道增益均衡，是本領(lǐng)域關(guān)注和需要解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，提供一種多芯光纖包層泵浦放大器及其制備方法，以在獲得較好泵浦效率的同時(shí)實(shí)現(xiàn)各通道增益均衡。

2、本發(fā)明提供一種多芯光纖包層泵浦放大器的制備方法，包括以下步驟：

3、步驟1、將剝除部分區(qū)段涂敷層的多模光纖作為第一中間件，將剝除部分區(qū)段涂敷層的單模光纖作為第二中間件，將剝除部分區(qū)段涂敷層的多芯光纖作為第三中間件；

4、步驟2、對(duì)所述第一中間件的裸光纖區(qū)域進(jìn)行拉錐處理得到第四中間件，所述第四中間件的裸光纖區(qū)域包括錐形過(guò)渡區(qū)和錐腰區(qū)；

5、步驟3、將所述第四中間件和多根所述第二中間件分別穿入毛細(xì)管中，得到第一組合體；其中，所述第四中間件的錐腰區(qū)位于所述毛細(xì)管的中心區(qū)域，多根所述第二中間件圍繞所述第四中間件排布，且多根所述第二中間件的排布與所述第三中間件的纖芯位置一致；

6、步驟4、對(duì)所述第一組合體進(jìn)行拉錐處理得到第五中間件；

7、步驟5、將所述第三中間件與所述第五中間件進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)熔接，點(diǎn)膠封裝后得到多芯光纖包層泵浦放大器；其中，所述多芯光纖包層泵浦放大器包含的多模光纖用于輸入泵浦光，所述多芯光纖包層泵浦放大器包含的多根單模光纖用于輸入信號(hào)光。

8、優(yōu)選的，所述多芯光纖采用雙包層多芯有源光纖時(shí)，將所述雙包層多芯有源光纖作為增益介質(zhì)，所述雙包層多芯有源光纖的纖芯摻雜鉺、鐿、鉬中的一種或多種稀土金屬。

9、優(yōu)選的，所述多芯光纖采用雙包層多芯無(wú)源光纖時(shí)，將所述雙包層多芯無(wú)源光纖熔接多芯有源光纖，并將熔接的多芯有源光纖作為增益介質(zhì)。

10、優(yōu)選的，所述多芯光纖的芯間距a滿足：20μm≤a≤45μm。

11、優(yōu)選的，所述步驟1中的所述多模光纖的纖芯直徑為50-250μm，包層直徑為90-420μm，數(shù)值孔徑na滿足：0.15≤na≤0.25；所述步驟1中的所述單模光纖的纖芯直徑為4-10μm，包層直徑為125±5μm。

12、優(yōu)選的，所述步驟1中，所述第一中間件和所述第二中間件的使用總長(zhǎng)度均為200±0.5cm，剝除涂覆層的區(qū)域?yàn)楣饫w的中間區(qū)域，所述第一中間件的剝除區(qū)段的長(zhǎng)度為1±0.1cm，所述第二中間件的剝除區(qū)段的長(zhǎng)度為3±0.1cm；所述第三中間件剝除涂覆層的區(qū)域?yàn)楣饫w的一端側(cè)，所述第三中間件的剝除區(qū)段的長(zhǎng)度為2±0.3cm。

13、優(yōu)選的，所述步驟2中得到的所述第四中間件的錐腰直徑所述第四中間件的錐形過(guò)渡區(qū)的長(zhǎng)度為2-4mm，所述第四中間件的錐腰區(qū)的長(zhǎng)度為8-14μm；所述步驟4中得到的所述第五中間件的錐腰直徑其中，d1為第二中間件的直徑，d2為第四中間件的錐腰直徑，d4為第五中間件的錐腰直徑，a為多芯光纖的芯間距。

14、優(yōu)選的，所述步驟3中的所述毛細(xì)管的壁厚為200-400μm。

15、優(yōu)選的，所述步驟2和所述步驟4進(jìn)行拉錐處理時(shí)，拉錐溫度為2000-3000℃，拉錐速度為0.1-2μm/ms。

16、另一方面，本發(fā)明提供一種多芯光纖包層泵浦放大器，采用上述的多芯光纖包層泵浦放大器的制備方法制備得到。

17、本發(fā)明中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

18、本發(fā)明首先將剝除部分區(qū)段涂敷層的多模光纖、單模光纖、多芯光纖分別作為第一中間件、第二中間件、第三中間件，然后對(duì)第一中間件的裸光纖區(qū)域進(jìn)行拉錐處理得到第四中間件，之后將第四中間件和多根第二中間件分別穿入毛細(xì)管中得到第一組合體；其中，第四中間件的錐腰區(qū)位于毛細(xì)管的中心區(qū)域，多根第二中間件圍繞第四中間件排布，且多根第二中間件的排布與第三中間件的纖芯位置一致；對(duì)第一組合體進(jìn)行拉錐處理得到第五中間件；最后將第三中間件與第五中間件進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)熔接，點(diǎn)膠封裝后得到多芯光纖包層泵浦放大器。本發(fā)明得到的多芯光纖包層泵浦放大器中的多根單模光纖分別向多芯光纖傳輸信號(hào)光，一根多模光纖注入泵浦光，此結(jié)構(gòu)結(jié)合信號(hào)扇入和泵浦注入一體，通過(guò)光纖中心注入泵浦光，有利于提高各通道的增益，并使各個(gè)信道的增益均衡，且可通過(guò)一個(gè)泵浦源同時(shí)實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)的放大，有利于降低多芯放大器制作成本和提高集成度。此外，相對(duì)于拉錐熔融的制備方案(拉錐熔融主要采用多模光纖和有源光纖通過(guò)高溫作用，共同拉錐熔融使泵浦光由側(cè)邊進(jìn)入有源光纖，此方法由于長(zhǎng)時(shí)間高溫引起的稀土金屬離子擴(kuò)散，會(huì)造成信號(hào)光傳輸?shù)念~外損耗)，本發(fā)明基于拉錐和熔接的制備方法，不涉及對(duì)有源光纖持續(xù)加熱，可避免高溫作用下稀土離子的擴(kuò)散引起損耗，可以有效降低信號(hào)光損耗，提高泵浦效率。相對(duì)于空間耦合的制備方案(空間耦合是使用透鏡、光柵、準(zhǔn)直器等光學(xué)設(shè)備將泵浦光折射進(jìn)入雙包層光纖的包層，以實(shí)現(xiàn)信號(hào)光的放大，此方法光路的搭建過(guò)程具有一定的危險(xiǎn)性，對(duì)光學(xué)元件的性能要求高，成本高，且不易集成)，本發(fā)明的工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，成品率高。本發(fā)明制備得到的器件體積小，易于集成。綜上，本發(fā)明能夠在獲得較好泵浦效率的同時(shí)實(shí)現(xiàn)各通道增益均衡，且具有低成本、低損耗且高集成的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種多芯光纖包層泵浦放大器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多芯光纖包層泵浦放大器的制備方法，其特征在于，所述多芯光纖采用雙包層多芯有源光纖時(shí)，將所述雙包層多芯有源光纖作為增益介質(zhì)，所述雙包層多芯有源光纖的纖芯摻雜鉺、鐿、鉬中的一種或多種稀土金屬。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多芯光纖包層泵浦放大器的制備方法，其特征在于，所述多芯光纖采用雙包層多芯無(wú)源光纖時(shí)，將所述雙包層多芯無(wú)源光纖熔接多芯有源光纖，并將熔接的多芯有源光纖作為增益介質(zhì)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多芯光纖包層泵浦放大器的制備方法，其特征在于，所述多芯光纖的芯間距a滿足：20μm≤a≤45μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多芯光纖包層泵浦放大器的制備方法，其特征在于，所述步驟1中的所述多模光纖的纖芯直徑為50-250μm，包層直徑為90-420μm，數(shù)值孔徑na滿足：0.15≤na≤0.25；所述步驟1中的所述單模光纖的纖芯直徑為4-10μm，包層直徑為125±5μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多芯光纖包層泵浦放大器的制備方法，其特征在于，所述步驟1中，所述第一中間件和所述第二中間件的使用總長(zhǎng)度均為200±0.5cm，剝除涂覆層的區(qū)域?yàn)楣饫w的中間區(qū)域，所述第一中間件的剝除區(qū)段的長(zhǎng)度為1±0.1cm，所述第二中間件的剝除區(qū)段的長(zhǎng)度為3±0.1cm；所述第三中間件剝除涂覆層的區(qū)域?yàn)楣饫w的一端側(cè)，所述第三中間件的剝除區(qū)段的長(zhǎng)度為2±0.3cm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多芯光纖包層泵浦放大器的制備方法，其特征在于，所述步驟2中得到的所述第四中間件的錐腰直徑所述第四中間件的錐形過(guò)渡區(qū)的長(zhǎng)度為2-4mm，所述第四中間件的錐腰區(qū)的長(zhǎng)度為8-14μm；所述步驟4中得到的所述第五中間件的錐腰直徑其中，d1為第二中間件的直徑，d2為第四中間件的錐腰直徑，d4為第五中間件的錐腰直徑，a為多芯光纖的芯間距。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多芯光纖包層泵浦放大器的制備方法，其特征在于，所述步驟3中的所述毛細(xì)管的壁厚為200-400μm。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多芯光纖包層泵浦放大器的制備方法，其特征在于，所述步驟2和所述步驟4進(jìn)行拉錐處理時(shí)，拉錐溫度為2000-3000℃，拉錐速度為0.1-2μm/ms。

10.一種多芯光纖包層泵浦放大器，其特征在于，采用如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的多芯光纖包層泵浦放大器的制備方法制備得到。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于光纖放大器技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種多芯光纖包層泵浦放大器及其制備方法。本發(fā)明首先將剝除部分區(qū)段涂敷層的多模光纖、單模光纖、多芯光纖分別作為第一中間件、第二中間件、第三中間件，然后對(duì)第一中間件的裸光纖區(qū)域進(jìn)行拉錐處理得到第四中間件，之后將第四中間件和多根第二中間件分別穿入毛細(xì)管中得到第一組合體；對(duì)第一組合體進(jìn)行拉錐處理得到第五中間件；最后將第三中間件與第五中間件進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)熔接，點(diǎn)膠封裝后得到多芯光纖包層泵浦放大器；多芯光纖包層泵浦放大器包含的多模光纖用于輸入泵浦光，包含的多根單模光纖用于輸入信號(hào)光。本發(fā)明能夠在獲得較好泵浦效率的同時(shí)實(shí)現(xiàn)各通道增益均衡，且具有低成本、低損耗、高集成的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：代璐,丁園鵬,褚俊,張磊,沈磊,羅杰,石紅燕
受保護(hù)的技術(shù)使用者：長(zhǎng)飛光纖光纜股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/17