一種大模場(chǎng)面積全固體光纖及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種大模場(chǎng)面積全固體光纖，包括芯區(qū)和包層區(qū)，芯區(qū)由摻氟的石英玻璃組成，摻氟濃度滿足：0≤（n石英－n摻氟石英）/n石英<0.05％，芯區(qū)直徑為17μm～120μm，所述的包層區(qū)以純二氧化硅玻璃為基底，包含有2～5層的周期性密堆積排列的摻雜單元，每個(gè)摻雜單元由摻雜石英棒組成，其中第一層包括6根復(fù)合摻雜石英棒和6根摻氟石英棒。第二層及以外層的摻雜單元均由摻氟石英棒構(gòu)成，任意兩摻雜石英棒之間的節(jié)距Λ相等且大于或等于3μm，最外層為純石英玻璃外包層。本發(fā)明制作方法采用常見的堆拉工藝，簡(jiǎn)便易行。本發(fā)明同時(shí)利用了全內(nèi)反射和光子帶隙效應(yīng)兩種導(dǎo)光原理，實(shí)現(xiàn)較大的模場(chǎng)面積。
【專利說明】一種大模場(chǎng)面積全固體光纖及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有大模場(chǎng)面積的光纖，具體涉及一種大模場(chǎng)面積全固體微結(jié)構(gòu)光纖及其制造方法，屬于能量傳輸光纖【技術(shù)領(lǐng)域】。
技術(shù)背景
[0002]高功率固體激光器發(fā)展有兩個(gè)重要方向:薄片激光器和光纖激光器。通常所說的光纖激光器，就是采用光纖作為激光增益介質(zhì)的激光器。對(duì)于常規(guī)的單模光纖激光器，要求注入到纖芯的泵浦光也必須為單模，這限制了泵浦光的入纖效率，導(dǎo)致光纖激光器的輸出功率和效率較低。雙包層光纖的提出，為提高光纖激光器的輸出功率和轉(zhuǎn)換效率提供了有效的技術(shù)途徑，改變了光纖激光器只能作為一種小功率光子器件的歷史?？紤]到量子轉(zhuǎn)換效率、抗激光損傷閾值和基底損耗等原因，摻鐿石英雙包層光纖是實(shí)現(xiàn)高功率光纖激光器或放大器的最佳選擇。隨著雙包層光纖制作工藝和高功率半導(dǎo)體激光泵浦技術(shù)的發(fā)展，單根雙包層光纖激光器的輸出功率逐步提高，連續(xù)輸出功率已經(jīng)達(dá)到千瓦級(jí)。
[0003]目前應(yīng)用于大功率光纖激光器的大模場(chǎng)面積光纖有以下幾類:
[0004]第一類是普通的大模場(chǎng)面積雙包層光纖。雙包層光纖中折射率呈典型的階躍式分布，對(duì)于圓形的摻雜纖芯，雙包層光纖激光器能否實(shí)現(xiàn)單模激光輸出，取決于纖芯的直徑d和數(shù)值孔徑NA。提升光纖激光器輸出功率的障礙主要來自于摻雜纖芯，一是光纖端面的激光損傷，二是光纖中的非線性效應(yīng)。純石英的激光損傷閾值非常高，在脈沖激光下的損傷閾值約為100W/μ m2，以此計(jì)算，典型單模纖芯似乎可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)千瓦量級(jí)激光功率輸出。實(shí)際上，IOOff/ μ m2是脈沖激光的峰值功率密度，對(duì)于連續(xù)激光來說，石英的激光閾值會(huì)遠(yuǎn)小于此值。特別是對(duì)于摻雜石英光纖來說，由于摻雜引起的純度和均勻性的降低，大大降低了光纖端面的激光損傷閾值。為了保證光纖激光器的穩(wěn)定與可靠，在光纖激光器設(shè)計(jì)時(shí)一般取1.5W/ym2。據(jù)此，對(duì)于典型的6?10 μ m纖芯直徑的雙包層光纖來說，其可能實(shí)現(xiàn)的激光功率也就在百瓦量級(jí)。為了實(shí)現(xiàn)低階模、高光束質(zhì)量的激光輸出，并且盡可能克服端面激光損傷和非線性效應(yīng)這兩個(gè)因素對(duì)功率提高帶來的限制，在設(shè)計(jì)和選用光纖時(shí)，應(yīng)盡量減小NA,并相應(yīng)增大纖芯直徑,從而使得基橫模LPtll的模場(chǎng)直徑變大,從而實(shí)現(xiàn)大模場(chǎng)面積光纖(large-mode-area fiber, LMAF)。但是，由于光纖材料選擇本身的限制,對(duì)于折射率階躍分布的雙包層光纖來說，纖芯NA也不可能很小。目前技術(shù)上可實(shí)現(xiàn)的最小NA為0.05?
0.06,對(duì)應(yīng)最大的單模纖芯直徑為17 μ m左右。纖芯面積的增大一方面提高了激光損傷和非線性效應(yīng)的閾值，同時(shí)還使得光纖的儲(chǔ)能增加，有利于提高脈沖能量；另一方面，纖芯和內(nèi)包層橫截面積之比也大大增加，提高了光纖對(duì)泵浦吸收的效率，這樣就可以采用較短的光纖實(shí)現(xiàn)高功率激光輸出。同樣，光纖長(zhǎng)度的變短也有利于克服非線性效應(yīng)對(duì)輸出功率提高的限制。正是由于大模場(chǎng)面積光纖的出現(xiàn)，再加上高功率泵浦耦合技術(shù)的發(fā)展，才使得近年來光纖激光器的輸出功率得以快速提高。
[0005]基于這種普通的雙包層光纖，考慮到光纖端面的激光損傷和光纖中的非線性效應(yīng)，單根雙包層光纖要實(shí)現(xiàn)上千瓦級(jí)或更高的功率輸出，就要突破單模光纖的限制，采用多模雙包層光纖，這就又帶來光纖激光的多模場(chǎng)振蕩問題。大模場(chǎng)面積光纖激光的多模輸出是不希望出現(xiàn)的，為了克服這一問題，人們?cè)诠饫w結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及光纖盤繞方式上進(jìn)行了深入研究，提出了實(shí)現(xiàn)低階模激光輸出的模式控制或模式選擇技術(shù)。纏繞法橫?？刂萍夹g(shù)和光纖拉錐法橫?？刂萍夹g(shù)是目前常見的優(yōu)化光束質(zhì)量的方法。
[0006]第二類是大模場(chǎng)面積雙包層光子晶體光纖。跳出普通雙包層光纖的概念，采用光子晶體光纖技術(shù)制作雙包層光纖，在光纖的摻雜纖芯的周圍按一定的規(guī)律排布小氣孔組成內(nèi)包層，以起到調(diào)制內(nèi)包層折射率、使內(nèi)包層的等效折射率降低，并且保證信號(hào)光單模傳輸?shù)哪康摹２捎眠@種技術(shù)的光子晶體雙包層光纖實(shí)現(xiàn)了單模大模場(chǎng)直徑，模場(chǎng)面積可達(dá)ΙΟΟΟμπι2以上。該光纖目前在超大功率激光器技術(shù)方面代表了一個(gè)重要研究方向。這種光纖采用了空氣包層技術(shù)，雖然突破了普通光纖的設(shè)計(jì)限制實(shí)現(xiàn)了更大的模場(chǎng)面積，但由于空氣孔的存在，使得該光纖在端面加工處理、耦合等方面相對(duì)普通光纖要復(fù)雜很多。并且由于這種雙包層光纖的制造技術(shù)相對(duì)復(fù)雜，因此造價(jià)昂貴。雖然目前已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)該類光纖的制造，但其性能有待改進(jìn)。由于上述原因，這種光纖的實(shí)際應(yīng)用仍然很受局限。
[0007]第三類是比較新穎的超大模場(chǎng)面積全固微結(jié)構(gòu)光纖。該光纖指的是一種利用微結(jié)構(gòu)摻雜區(qū)(指摻氟的石英材料單元)替代常規(guī)大模場(chǎng)光子晶體光纖中的氣孔，從而實(shí)現(xiàn)全固大模場(chǎng)傳輸?shù)墓饫w。該光纖完全是折射率引導(dǎo)型原理的光纖，其導(dǎo)光原理和普通光纖一致。該光纖的概念最初在 2009 年被提出(JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL.27, N0.11,JUNE1, 2009)。這種光纖采用較大的摻氟石英材料單元代替氣孔分布在石英材料背景上，結(jié)構(gòu)類似常見光子晶體光纖。但是一般只有一圈摻氟區(qū)域圍繞純石英材料組成的芯區(qū)，因此制作上比較簡(jiǎn)便，而且能實(shí)現(xiàn)很大的模場(chǎng)面積。這是因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)光纖中，特殊設(shè)計(jì)的摻氟包層對(duì)于基模和高階模式的限制損耗差別是很大的，對(duì)于基模的限制損耗比對(duì)于高階模式的限制損耗可小數(shù)百倍(后者與前者的比值以下簡(jiǎn)稱損耗比)。這樣，高階模式隨著沿光纖縱向的傳輸很快耗散掉了，能留在纖芯穩(wěn)定傳輸?shù)闹挥谢?。這樣便實(shí)現(xiàn)了超大模場(chǎng)的光纖。據(jù)報(bào)道，這種設(shè)計(jì)的光纖模場(chǎng)面積可達(dá)上萬平方微米。關(guān)于這方面的研究可參見以下文獻(xiàn):6July2009/Vol.17, N0.14/OPTICS EXPRESS 11782 JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHN0L0GY, VOL.27，N0.11，JUNEI, 2009 ；16March2009/Vol.17，N0.6/0PTICS EXPRESS4913。
[0008]由于該光纖可基于成熟的通信光纖預(yù)制棒制作技術(shù)，設(shè)計(jì)制作微結(jié)構(gòu)摻雜區(qū)；結(jié)合常見的堆拉法光子晶體光纖制作技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的工藝和較高的生產(chǎn)效率。因此該光纖是一種比較理想的高功率激光傳輸介質(zhì)。如結(jié)合稀土摻雜預(yù)制棒，則可實(shí)現(xiàn)超大模場(chǎng)的有源光纖(25May2009/Vol.17, N0.11/OPTI CS EXPRESS8962)。但是這種光纖也存在以下三個(gè)方面的問題:
[0009]1、這里超大的模場(chǎng)直徑實(shí)際實(shí)現(xiàn)起來并非如文獻(xiàn)報(bào)道那樣理想。我們實(shí)驗(yàn)證明這種光纖的泄漏損耗是較高的。例如組成芯區(qū)的石英棒和周圍摻氟石英棒的接觸面，在拉制到光纖的維度后會(huì)因?yàn)閼?yīng)力作用而產(chǎn)生很輕微的折射率下陷(-0.4*10_4)。雖然折射率變化很小，但是仍然會(huì)對(duì)模場(chǎng)產(chǎn)生負(fù)面的影響，這會(huì)直接破壞光纖的單模特性。
[0010]2、抗彎曲性能有待進(jìn)一步改善。由于其超大的模場(chǎng)直徑，這使得光纖的抗彎曲能力變差，這對(duì)于實(shí)際應(yīng)用來說是很不利的。但是如果把模場(chǎng)做的小些的話，光纖的損耗比將減小，這樣又不利于保證光纖的單模工作狀態(tài)。
[0011]3、模場(chǎng)形狀類似高斯型。這對(duì)于低功率的激光傳輸來說是理想的，但是對(duì)于高功率的激光傳輸則不是最好的方式。強(qiáng)烈集中于纖芯正中央的能量分布會(huì)使得纖芯正中央更容易被燒毀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種大模場(chǎng)面積全固體光纖及其制造方法，該光纖結(jié)合光子帶隙效應(yīng)和修正的全內(nèi)反射原理兩種導(dǎo)光機(jī)制，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得光纖既具備較大的模場(chǎng)面積，又有較好的彎曲性能，并具備較均勻的能量分布的模場(chǎng)形狀，可實(shí)現(xiàn)高功率激光能量的傳輸或放大。
[0013]本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的光纖技術(shù)方案為:
[0014]包括芯區(qū)和包層區(qū)，芯區(qū)位于光纖正中心，芯區(qū)由純石英或摻氟的石英玻璃組成，慘氣濃度?兩足:0 (η石英一 η摻氟石英)/η石英〈0.05 %,這里η石英為純石央玻璃的折射率，η摻氟
為纖芯摻氟石英玻璃的折射率；
[0015]所述芯區(qū)直徑DeOTe為17 μ m-120 μ m，其中摻氟區(qū)直徑d陳石英不大于0.8Dcore ；
[0016]所述的包層區(qū)以純二氧化硅玻璃為背景材料，包含有2-5層的周期性密堆積排列的摻雜單元，每個(gè)摻雜單元由摻雜石英棒組成；
[0017]所述第一層摻雜單元由緊靠芯區(qū)的12根摻雜石英棒構(gòu)成，其中包括6根復(fù)合摻雜石英棒和6根摻氟石英棒，6根復(fù)合摻雜石英棒和6根摻氟石英棒間隔交錯(cuò)布設(shè)在一個(gè)六邊形的邊角位上；
[0018]所述的第二層及以外層的摻雜單元均由摻氟石英棒構(gòu)成，所有的摻雜石英棒直徑相同，且任意兩摻雜石英棒之間的節(jié)距Λ (即任意相鄰兩個(gè)摻雜石英棒中心之間的間距)相等且大于或等于3 μ m ;
[0019]光纖最外層為純石英玻璃組成的外包層，即機(jī)械包層。
[0020]按上述方案，所述的復(fù)合摻雜石英棒為中心摻鍺外圍摻氟層的摻雜石英棒，其折射率剖面呈W型，中心摻鍺區(qū)的折射率nh滿足(Iih-1ig) /η0>1.5%，外圍摻氟層為低折射率下陷區(qū)，其折射率％滿足(Hfii5li)Ai5li〈-0.3% ;摻鍺區(qū)直徑dh與外包摻氟層直徑Cl1兩
者之間滿足。

Uh
[0021]按上述方案，所述的摻氟石英棒的折射率％滿足1%。
[0022]按上述方案，所述的摻氟石英棒摻氟層直徑d與任意相鄰兩摻雜石英棒之間的節(jié)距 A 滿足 0.6<d/A<0.95。
[0023]按上述方案，所述的第一層摻雜單元的6根復(fù)合摻雜石英棒和6根摻氟石英棒間隔交錯(cuò)布設(shè)在一個(gè)正六邊形的邊、角位上，其中6根復(fù)合摻雜石英棒分別布設(shè)在正六邊形與其內(nèi)切圓的相切點(diǎn)處，6根摻氟石英棒分別布設(shè)在正六邊形的各個(gè)頂點(diǎn)處。
[0024]按上述方案，所述光纖的玻璃直徑，即純石英玻璃外包層的直徑Dglass為110 μ π!-1000 μ m。典型直徑為125 μ m、200 μ m、400 μ m、600 μ m、800 μ m，相應(yīng)地其纖芯直徑Dcore的典型值為 20 μ m、30 μ m、50 μ m、75 μ m、100 μ m。
[0025]按上述方案,所述的光纖在1.06 μ m波長(zhǎng)上可滿足宏彎損耗不大于0.5dB時(shí)的最小彎曲半徑Rmin滿足=Rmin 2000Dcore0
[0026]本發(fā)明光纖的制造方法技術(shù)方案為:[0027]按所設(shè)置的光纖結(jié)構(gòu)要求，采用PCVD工藝(等離子體化學(xué)氣相沉積法)分別制作微摻氟芯棒、復(fù)合摻雜石英棒和摻氟石英棒，三種棒的外徑控制在0.6?5mm范圍，且復(fù)合摻雜石英棒和摻氟石英棒的外徑相同，
[0028]按周期性密堆積排列方式，也即光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)排列方式圍繞芯棒排布復(fù)合摻雜石英棒和摻氟石英棒，并粘接固定，
[0029]將上述排列好的結(jié)構(gòu)套入一個(gè)尺寸合適的純石英玻璃套管內(nèi)，形成光纖預(yù)制棒，
[0030]將光纖預(yù)制棒裝夾到光纖拉絲塔上通過常規(guī)石英玻璃拉絲工藝?yán)瞥龉饫w。
[0031]本發(fā)明的有益效果在于:1、摻氟棒組成的包層結(jié)構(gòu)保證了光纖的基本光學(xué)性能，原理就是泄露通道光纖(LCF)的原理(Vol.24, N0.8/August2007/J.0pt.Soc.Am.B1689)。而芯區(qū)周圍六個(gè)復(fù)合摻雜棒的作用則是產(chǎn)生光子帶隙效應(yīng)，使得光纖對(duì)某個(gè)波段的光產(chǎn)生強(qiáng)的限制，這對(duì)某些光纖激光出射譜的調(diào)制十分有用，從而減小單純摻氟棒組成包層帶來光纖損耗偏高的問題。本發(fā)明顯著的特點(diǎn)是同時(shí)利用了全內(nèi)反射和光子帶隙效應(yīng)兩種導(dǎo)光原理，來實(shí)現(xiàn)了光纖的全固化并且具備大模場(chǎng)傳輸能力，實(shí)現(xiàn)較大的模場(chǎng)面積，模場(chǎng)面積可達(dá)數(shù)百平方微米以至上千平方微米；2、光纖芯區(qū)是少量摻氟的石英材料，這樣可以降低芯區(qū)中央的折射率，起到把芯區(qū)光功率調(diào)整為較均勻分布的形態(tài)，從而提高芯區(qū)在高功率傳輸時(shí)的損傷閾值。通過對(duì)芯區(qū)折射率剖面進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得高斯型的模場(chǎng)分布修正為趨向階躍型的模場(chǎng)分布，這有利于光功率更加均勻的分布在芯區(qū)，避免能量局部集中而燒壞光纖，同時(shí)還可以提高基模模場(chǎng)和整個(gè)纖芯的重疊程度，這一點(diǎn)對(duì)此類的有源光纖是十分有益的，因?yàn)閷?duì)于有源光纖，基模和高階模之間存在模式競(jìng)爭(zhēng)問題，當(dāng)泵浦光被基模充分吸收時(shí)，其它高階模式將很難被激發(fā)，從而保證了光纖激光輸出的光束質(zhì)量，使得本發(fā)明光纖非常適合高功率激光能量的傳輸;3、摻氟石英棒組成的包層結(jié)構(gòu)使得本發(fā)明獲得較好的彎曲性能。4、包層制作采用常見的堆拉法光子晶體光纖制作技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的工藝和較高的生產(chǎn)效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光纖結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中芯區(qū)的折射率剖面圖。
[0034]圖3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中復(fù)合摻雜棒的折射率剖面圖。
[0035]圖4為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中摻氟石英棒的折射率剖面圖。
[0036]圖5為本發(fā)明1.02 μ m波長(zhǎng)光纖的基模傳輸模式圖及其三維視圖。
[0037]圖6為本發(fā)明1.03 μ m波長(zhǎng)光纖的基模傳輸模式圖及其三維視圖。
[0038]圖7為本發(fā)明1.08 μ m波長(zhǎng)光纖的基模傳輸模式圖及其三維視圖。
[0039]圖8為本發(fā)明1.1 μ m波長(zhǎng)光纖的基模傳輸模式圖。
[0040]圖9為本發(fā)明計(jì)算的限制損耗及其帶隙分布圖。
[0041]圖10為本發(fā)明計(jì)算的1.1?1.2μπι損耗比隨波長(zhǎng)的關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例進(jìn)一步的說明本發(fā)明的內(nèi)容。
[0043]圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)示意圖。光纖包括芯區(qū)和包層區(qū)。芯區(qū)位于光纖的中央，包括中心區(qū)11和邊緣部分12，中心區(qū)材料組成為微摻氟的石英玻璃，摻氟導(dǎo)致的相對(duì)折射率差為-0.01% (指摻氟導(dǎo)致純石英材料折射率下降比例)，直徑為25μπι ;折射率剖面見圖2，邊緣部分為二氧化硅玻璃，與13是一樣的材料。包層區(qū)以純二氧化硅玻璃為基底13，包含有2層的周期性密堆積排列的摻雜單元，即排列方式與光子晶體光纖包層的密堆積排列方式相同，每個(gè)摻雜單元由摻雜石英棒組成，所述第一層摻雜單元由緊靠芯區(qū)的12根摻雜石英棒構(gòu)成，其中包括6根復(fù)合摻雜石英棒和6根摻氟石英棒，6根復(fù)合摻雜石英棒和6根摻氟石英棒間隔交錯(cuò)布設(shè)在一個(gè)正六邊形的邊角位上，其中6根復(fù)合摻雜石英棒分別布設(shè)在正六邊形與內(nèi)切圓的相切點(diǎn)處，6根摻氟石英棒分別布設(shè)在正六邊形的各邊相交處。所述的復(fù)合摻雜石英棒為芯區(qū)15摻鍺外包摻氟層16的復(fù)合摻雜石英棒，其折射率剖面呈W型，摻鍺芯區(qū)的折射率nh滿足(nh-n/n-=2.3%，外包摻氟層為低折射率下陷區(qū)，其折射率Ik滿足(ι--η5|?) /n-=-0.59% ;摻鍺芯區(qū)直徑dh為2μπι，外包摻氟層直徑Cl1為4 μ m。所述摻氟石英棒14的折射率nF滿足41%，直徑d為6 μ m,所述的第二層摻雜單元均由摻氟石英棒構(gòu)成；所有的摻雜石英棒，包括復(fù)合摻雜石英棒和摻氟石英棒，任意兩摻雜石英棒之間的中心間距即節(jié)距Λ為9.5μπι。最外層為純石英玻璃外包層，外包層的直徑為200 μ m。
[0044]以上描述為其中一個(gè)實(shí)施方式(對(duì)應(yīng)實(shí)施例2),下面以表格的形式進(jìn)一步補(bǔ)充描述本發(fā)明的內(nèi)容:
【權(quán)利要求】
1.一種大模場(chǎng)面積全固體光纖，包括芯區(qū)和包層區(qū)，芯區(qū)位于光纖正中心，芯區(qū)由純石央或慘氣的石央玻璃組成，慘氣濃度?兩足:0 - (n一 nff/n；-jg〈0.05%，這里η石英為純石英玻璃的折射率，為纖芯摻氟石英玻璃的折射率；所述芯區(qū)直徑Drare為17 μ m-120 μ m,其中摻氟區(qū)直徑d摻氟石英不大于0.8Dcore ； 所述的包層區(qū)以純二氧化硅玻璃為背景材料，包含有2-5層的周期性密堆積排列的摻雜單元，每個(gè)摻雜單元由摻雜石英棒組成；所述第一層摻雜單元由緊靠芯區(qū)的12根摻雜石英棒構(gòu)成，其中包括6根復(fù)合摻雜石英棒和6根摻氟石英棒，6根復(fù)合摻雜石英棒和6根摻氟石英棒間隔交錯(cuò)布設(shè)在一個(gè)六邊形的邊角位上； 所述的第二層及以外層的摻雜單元均由摻氟石英棒構(gòu)成，所有的摻雜石英棒直徑相同，且任意兩摻雜石英棒之間的節(jié)距Λ (即任意相鄰兩個(gè)摻雜石英棒中心之間的間距)相等且大于或等于3 μ m ;光纖最外層為純石英玻璃組成的外包層。
2.按權(quán)利要求1所述的大模場(chǎng)面積全固體光纖，其特征在于所述的復(fù)合摻雜石英棒為芯區(qū)摻鍺外包摻氟層的復(fù)合摻雜石英棒，其折射率剖面呈W型，摻鍺芯區(qū)的折射率nh滿足(nh-n5li) /η?Μ>1.5%,外包摻氟層為低折射率下陷區(qū),其折射率 滿足



〈-0.3% ;摻鍺芯區(qū)直徑dh與外包摻氟層直徑Cl1兩者之間滿足2 >-- >1.1。
3.按權(quán)利要求1或2所述的大模場(chǎng)面積全固體光纖，其特征在于所述的摻氟石英棒的折射率 nF 滿足:(nF-n5u)1%。
4.按權(quán)利要求1所述的大模場(chǎng)面積全固體光纖，其特征在于所述的摻氟石英棒摻氟層直徑d與任意兩摻雜石英棒之間的節(jié)距Λ滿足0.6<d/A<0.95。
5.按權(quán)利要求3所述的大模場(chǎng)面積全固體光纖，其特征在于所述的第一層摻雜單元的6根復(fù)合摻雜石英棒和6根摻氟石英棒間隔交錯(cuò)布設(shè)在一個(gè)正六邊形的邊角位上，其中6根復(fù)合摻雜石英棒分別布設(shè)在正六邊形與內(nèi)切圓的相切點(diǎn)處，6根摻氟石英棒分別布設(shè)在正六邊形的各邊相交處。
6.按權(quán)利要求1或2所述的大模場(chǎng)面積全固體光纖，其特征在于所述的純石英玻璃外包層的直徑為IlOym-1000 μ m。
7.按權(quán)利要求3所述的大模場(chǎng)面積全固體光纖,其特征在于所述的光纖在1.06 μ m波長(zhǎng)上可滿足宏彎損耗不大于0.5dB時(shí)的最小彎曲半徑Rmin滿足:Rmin-2000Dcore0
8.按權(quán)利要求1或2所述的大模場(chǎng)面積全固體光纖，其特征在于所述芯區(qū)中的摻氟區(qū)直徑di#?W英不大于?.8Dcore °
9.一種大模場(chǎng)面積全固體光纖的制造方法，其特征在于按權(quán)利要求1-8所述的任一光纖結(jié)構(gòu)要求，采用PCVD工藝分別制作微摻氟芯棒、復(fù)合摻雜石英棒和摻氟石英棒，三種棒的外徑控制在0.6-5_范圍,且復(fù)合摻雜石英棒和摻氟石英棒的外徑相同， 按周期性密堆積排列方式，也即光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)排列方式圍繞芯棒排布復(fù)合摻雜石英棒和摻氟石英棒，并粘接固定， 將上述排列好的結(jié)構(gòu)套入一個(gè)尺寸合適的純石英玻璃套管內(nèi)，形成光纖預(yù)制棒， 將光纖預(yù)制棒裝夾到光纖拉絲塔上通過常規(guī)石英玻璃拉絲工藝?yán)瞥龉饫w。
【文檔編號(hào)】G02B6/02GK103439763SQ201310419622
【公開日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】韋會(huì)峰, 李江, 陳蘇, 熊良明, 郭江濤, 曹蓓蓓 申請(qǐng)人:長(zhǎng)飛光纖光纜有限公司