CN108761635B - 一种双包层掺镱光纤 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双包层掺镱光纤，涉及光纤技术领域，所述光纤由内到外依次包括纤芯、内包层和外包层，所述纤芯由内到外依次包括圆形的中心芯区、以及至少四个与所述中心芯区同心设置的环形掺杂芯区，所述中心芯区和四个所述环形掺杂芯区的镱离子浓度由内到外依次增加，且所述内包层和外包层均为石英包层。本发明提供的双包层掺镱光纤，优化了掺镱光纤的功率分布，提高其在高功率光纤激光输出条件下的稳定工作能力。

Description

一种双包层掺镱光纤
技术领域
本发明涉及光纤技术领域，具体涉及一种双包层掺镱光纤。
背景技术
半导体激光器和光纤材料是二十世纪的两大发明，两者的结合直接推动了光纤通信和光纤激光器的发展与产业应用。光纤激光器是在EDFA技术基础上发展起来的技术，早在1961年，美国光学公司的E.Snitzer等就在光纤激光器领域进行了开创性的工作，但由于相关条件的限制，其实验进展相对缓慢。而80年代低损耗的掺铒光纤，从而为光纤激光器带来了新的前景。
近年来，随着双包层掺镱光纤的研制成功，以掺镱光纤为核心元件的光纤激光器开始快速发展。随着半导体激光器抽运技术和光纤光栅技术的不断成熟，光纤激光器的输出功率也在不断提升，光纤激光器单纤单模最高输出已可达10kw，在工业、国防、医疗、航天等领域的应用潜力也越来越大。
在高功率光纤激光器中，热效应管理和抽运功率提升是限制其激光输出功率提升的两个关键因素。为了提升抽运功率，目前高功率光纤激光器采取包层泵浦模式，即将半导体激光形成的抽运光泵浦进入双包层掺镱光纤的石英包层，再经由石英包层的全反射，来回穿梭，反复经过纤芯，从而将纤芯的镱离子由基态泵浦进入高能态。因此，对于高功率光纤激光器，普遍使用大直径的双包层掺镱光纤，并且为了打破螺旋光，提高抽运光来回穿梭纤芯的比例，采取非圆形的石英包层结构。另外，为降低石英材料的光吸收，减少长时间高功率激光工作条件下，石英包层的热量提升带来的后续掺镱光纤稳定工作问题，石英包层普遍采取纯石英材料模式。
但是，由于掺镱纤芯会发生激光跃迁产生的量子亏损，这一比例约在抽运光能量的10％以内，此外能级间的无辐射跃迁和光纤的背景损耗使热负荷会进一步增加。纤芯内的热量沉积将使光纤温度随着抽运功率的增加而不断升高，这将可能引起涂层材料的老化或损伤。另外，即使是非规整的石英包层形状也难以打破所有螺旋光模式，使抽运光仍然有部分会难以进入纤芯，导致高功率的抽运光在石英包层内无谓传输。这些因素，随着光纤激光器的功率达到千瓦以上，进入三千瓦、五千瓦乃至万瓦级别时，这些微小的以往人们不加以过多关注的因素将会产生重大影响，从而导致高功率激光器难以稳定工作，甚至会短时即失效。
因此，需要结合高功率光纤激光器发展出现的新要求，对掺镱光纤进行研究，这需要在兼顾现有光纤激光器整体工业设计框架下，开展新的设计研究，从而为满足高功率光纤激光器稳定工作的掺镱光纤的规模生产奠定基础。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种双包层掺镱光纤，优化了掺镱光纤的功率分布，提高其在高功率光纤激光输出条件下的稳定工作能力。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种双包层掺镱光纤，所述光纤由内到外依次包括纤芯、内包层和外包层，所述纤芯由内到外依次包括圆形的中心芯区、以及至少四个与所述中心芯区同心设置的环形掺杂芯区，所述中心芯区和四个所述环形掺杂芯区的镱离子浓度由内到外依次增加，且所述内包层和外包层均为石英包层。
在上述技术方案的基础上，所述内包层和外包层的横截面均为正八边形结构，且所述内包层的顶点位于所述外包层边长的中心线上。
在上述技术方案的基础上，所述内包层横截面为正八边形结构，所述外包层横截面为中心对称的十六边形，所述十六边形由八条长边和八条短边交替连接而成，所述，且所述内包层的顶点位于所述外包层长边的中心线上。
在上述技术方案的基础上，八条所述长边的延长线相互交叉后可围合成一正八边形，所述正八边形的边长长度为L0，所述十六边形的短边长度为L1，L1：L0＝1:20～1:30。
在上述技术方案的基础上，所述内包层为纯石英材料，所述外包层为掺氟的石英材料。
在上述技术方案的基础上，四个所述环形掺杂芯区由内到外依次为第一环形掺杂芯区、第二环形掺杂芯区、第三环形掺杂芯区和第四环形掺杂芯区。
在上述技术方案的基础上，所述中心芯区的镱离子浓度为p1，所述第一环形掺杂芯区的镱离子浓度p2＝(1+m1)*p1，其中m1取值范围为8.0％～16.0％，所述第二环形掺杂芯区的镱离子浓度p3＝(1+m2)*p1，其中m2取值范围为15.0％～18.0％，所述第三环形掺杂芯区的镱离子浓度p4＝(1+m3)*p1，其中m3取值范围为16.0％～19.0％，所述第四环形掺杂芯区的镱离子浓度p5＝(1+m4)*p1，其中m4取值范围为17.0％～20.0％。
在上述技术方案的基础上，所述中心芯区的直径为d1，所述第一环形掺杂芯区的直径为d2，所述第二环形掺杂芯区的直径为d3，所述第三环形掺杂芯区的直径为d4，所述第四环形掺杂芯区的直径为d5，d2＝d1+(1-c1)*d1，d3＝d1+(2-c2)*d1，d4＝d1+(3-c3)*d1，d5＝d1+(4-c4)*d1，其中，c1取值范围为3％-5％，c2取值范围为8％-12％，c3取值范围为13％-19％，c4取值范围为60％-70％。
在上述技术方案的基础上，所述中心芯区和第一环形掺杂芯区的对应折射率均n1，所述第二环形掺杂芯区和第三环形掺杂芯区的对应折射率均n2，所述第四环形掺杂芯区的对应折射率为n3，所述内包层的对应折射率为n4，所述外包层的对应折射率为n6，所述内包层和外包层的结合处设有过渡区域，所述过渡区域对应折射率为n5；
以所述内包层的对应折射率n4为基准折射率n，n1相对n4的相对折射率为△n1，n2相对n4的相对折射率为△n2，n3相对n4的相对折射率为△n3，n5相对n4的相对折射率为△n5，n6相对n4的相对折射率为△n6；
Δn1满足公式：Δn(x1)＝a1(x1+x1 2)/104+b1，其中，Δn(x1)为距离纤芯中心距离为x1位置处的相对折射率，a1为渐变系数，a1≤1.6％，b1为渐变稳定系数，b1取值范围为0.025％～0.03％；
△n2等于Δn1的最大值；
Δn3满足公式：Δn(x2)＝a2(1-b2x2 2)0.5，其中，Δn(x2)为所述第四环形掺杂芯区的厚度为x2时的相对折射率，a2、b2为过渡系数，a2取值范围为0.03％～0.05％，b2≤1.0；
△n5满足公式Δn(x3)＝-a3x3 2/104来实现，式中Δn(x3)为所述过渡区域到所述内包层距离为x3位置处的相对折射率，x3的取值范围为0～5um，a3为过渡系数，a3取值范围为2％～3％；
△n6等于△n5的最小值。
在上述技术方案的基础上，所述光纤还包括围绕所述外包层依次设置的内涂层、中间涂层和外涂层，所述内涂层的折射率范围为1.360～1.379，所述外涂层的折射率范围为1.483～1.531，所述中间涂层的厚度范围为0～10um，且所述中间涂层为耐高温阻水材料。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明的双包层掺镱光纤，通过设计有多个环形掺杂芯区，并结合双包层的设计，在纤芯区域形成折射率引导与增益印度相结合的双引导激光功率优化机制，提高增益跃迁的比例，形成激光功率的良性分布，降低高功率非线性分布带来的量子亏损和自发辐射跃迁造成的能量散逸，从而优化了掺镱光纤的功率分布，提高其在高功率光纤激光输出条件下的稳定工作能力；并通过纤芯区域以及芯包界面和包层界面的粘度匹配，改善石英包层和纤芯区域的传输损耗，使高功率下纤芯区域的热效应得以有效控制；再者，环形掺杂芯区的设计还有助于改善纤芯区域的镱离子浓度的均匀分布，从而降低高功率条件下的光子暗化，使高功率激光输出更为稳定。
(2)本发明的双包层掺镱光纤中，内包层和外包层的横截面均为正八边形结构，即为八边形的双包层结构，且内包层的顶点位于外包层边长的中心线上，使得内包层和外包层互为正交，从而更有效的打破包层螺旋光，从而提高包层泵浦抽运效率。
(3)本发明的双包层掺镱光纤中，内包层横截面为正八边形结构，外包层横截面为中心对称的十六边形，在制造时，该十六边形可以在正八边形结构的基础上通过削掉八个角而成，从而解决八边形的尖锐结构导致涂料的异常流动问题，使得被制造出的掺镱光纤涂层一致性更高。
附图说明
图1为本发明实施例中具有四个环形掺杂芯区的双包层掺镱光纤的结构示意图；
图2为本发明实施例中外包层的结构示意图；
图3为本发明实施例中外包层长边延长线围合的图形示意图；
图4为本发明实施例中具有五个环形掺杂芯区的双包层掺镱光纤的结构示意图。
图中：10-中心芯区，11-第一环形掺杂芯区，12-第二环形掺杂芯区，13-第三环形掺杂芯区。14-第四环形掺杂芯区，15-第五环形掺杂芯区，20-内包层，21-外包层，30-内涂层，31-中间涂层，32-外涂层。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
参见图1所示，本发明实施例提供一种双包层掺镱光纤，所述光纤由内到外依次包括纤芯、内包层20和外包层21，所述纤芯由内到外依次包括圆形的中心芯区10、以及至少四个与所述中心芯区10同心设置的环形掺杂芯区，所述中心芯区10和四个所述环形掺杂芯区的镱离子浓度由内到外依次增加，且所述内包层20和外包层21均为石英包层。
本发明实施例中的双包层掺镱光纤，通过设计有多个环形掺杂芯区，并结合双包层的设计，在纤芯区域形成折射率引导与增益印度相结合的双引导激光功率优化机制，提高增益跃迁的比例，形成激光功率的良性分布，降低高功率非线性分布带来的量子亏损和自发辐射跃迁造成的能量散逸，从而优化了掺镱光纤的功率分布，提高其在高功率光纤激光输出条件下的稳定工作能力；并通过纤芯区域以及芯包界面和包层界面的粘度匹配，改善石英包层和纤芯区域的传输损耗，使高功率下纤芯区域的热效应得以有效控制；再者，环形掺杂芯区的设计还有助于改善纤芯区域的镱离子浓度的均匀分布，从而降低高功率条件下的光子暗化，使高功率激光输出更为稳定。
具体地，所述纤芯为掺锗、磷、镱、铝、铈的石英材料，所述内包层20为纯石英材料，所述外包层21为掺氟的石英材料。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：所述内包层20和外包层21的横截面均为正八边形结构，即为八边形的双包层结构，且所述内包层20的顶点位于所述外包层21边长的中心线上，使得内包层20和外包层21互为正交，从而更有效的打破包层螺旋光，从而提高包层泵浦抽运效率。
实施例3
参见图2和图3所示，本实施例与实施例1的区别在于：所述内包层20横截面为正八边形结构，所述外包层21横截面为中心对称的十六边形，所述十六边形由八条长边和八条短边交替连接而成，所述，且所述内包层20的顶点位于所述外包层21长边的中心线上。在制造时，该十六边形可以在正八边形结构的基础上通过削掉八个角而成，从而解决八边形的尖锐结构导致涂料的异常流动问题，使得被制造出的掺镱光纤涂层一致性更高。
八条所述长边的延长线相互交叉后可围合成一正八边形，所述正八边形的边长长度为L0，所述十六边形的短边长度为L1，L1：L0＝1:20～1:30。
所述外包层21相对两长边的距离范围为390um～410um，所述外包层21相对两长边的距离优选值为400um。所述纤芯的直径范围18um～22um，所述纤芯和内包层20的同心度不大于4.0um，所述纤芯的数值孔径范围为0.050～0.070，所述内包层20和外包层21的数值孔径大于等于0.46。
所述掺镱光纤在915nm波长的吸收系数为0.35dB/m～0.55dB/m，在975nm波长的吸收系数为0.75dB/m～1.75dB/m，在1200nm波长下所述内包层20的损耗小于5dB/km，性能较好。
实施例4
参见图1所示，本实施例和实施例1的区别在于：所述纤芯由内到外依次包括圆形的中心芯区10、以及四个与所述中心芯区10同心设置的环形掺杂芯区，四个所述环形掺杂芯区由内到外依次为第一环形掺杂芯区11、第二环形掺杂芯区12、第三环形掺杂芯区13和第四环形掺杂芯区14。
所述中心芯区10的镱离子浓度为p1，所述第一环形掺杂芯区11的镱离子浓度p2＝(1+m1)*p1，其中m1取值范围为8.0％～16.0％，所述第二环形掺杂芯区12的镱离子浓度p3＝(1+m2)*p1，其中m2取值范围为15.0％～18.0％，所述第三环形掺杂芯区13的镱离子浓度p4＝(1+m3)*p1，其中m3取值范围为16.0％～19.0％，所述第四环形掺杂芯区14的镱离子浓度p5＝(1+m4)*p1，其中m4取值范围为17.0％～20.0％。
所述中心芯区10的直径为d1，所述第一环形掺杂芯区11的直径为d2，所述第二环形掺杂芯区12的直径为d3，所述第三环形掺杂芯区13的直径为d4，所述第四环形掺杂芯区14的直径为d5，d2＝d1+(1-c1)*d1，d3＝d1+(2-c2)*d1，d4＝d1+(3-c3)*d1，d5＝d1+(4-c4)*d1，其中，c1取值范围为3％-5％，c2取值范围为8％-12％，c3取值范围为13％-19％，c4取值范围为60％-70％。
所述中心芯区10和第一环形掺杂芯区11的对应折射率均n1，所述第二环形掺杂芯区12和第三环形掺杂芯区13的对应折射率均n2，所述第四环形掺杂芯区14的对应折射率为n3，所述内包层20的对应折射率为n4，所述外包层21的对应折射率为n6，所述内包层20和外包层21的结合处设有过渡区域，所述过渡区域对应折射率为n5；
以所述内包层20的对应折射率n4为基准折射率n，n1相对n4的相对折射率为△n1，n2相对n4的相对折射率为△n2，n3相对n4的相对折射率为△n3，n5相对n4的相对折射率为△n5，n6相对n4的相对折射率为△n6；
Δn1满足公式：Δn(x1)＝a1(x1+x1 2)/104+b1，其中，Δn(x1)为距离纤芯中心距离为x1位置处的相对折射率，a1为渐变系数，a1≤1.6％，b1为渐变稳定系数，b1取值范围为0.025％～0.03％，其中，当纤芯直径为20微米时a1取值为1.6％，当纤芯直径为30微米时a1取值为1.0％；
△n2等于Δn1的最大值；
Δn3满足公式：Δn(x2)＝a2(1-b2x2 2)0.5，其中，Δn(x2)为所述第四环形掺杂芯区14的厚度为x2时的相对折射率，a2、b2为过渡系数，a2取值范围为0.03％～0.05％，b2≤1.0，当纤芯直径为20微米时b2取值约为1.0，当纤芯直径为30微米时b2取值约为0.25；
△n5满足公式Δn(x3)＝-a3x3 2/104来实现，式中Δn(x3)为所述过渡区域到所述内包层20距离为x3位置处的相对折射率，x3的取值范围为0～5um，a3为过渡系数，a3取值范围为2％～3％；
△n6等于△n5的最小值。
实施例5
参见图4所示，本实施例和实施例1的区别在于：所述纤芯由内到外依次包括圆形的中心芯区10、以及五个与所述中心芯区10同心设置的环形掺杂芯区，五个所述环形掺杂芯区由内到外依次为第一环形掺杂芯区11、第二环形掺杂芯区12、第三环形掺杂芯区13、第四环形掺杂芯区14和第五环形掺杂芯区15。
所述中心芯区10的镱离子浓度为p1，所述第一环形掺杂芯区11的镱离子浓度p2＝(1+m1)*p1，其中m1取值范围为8.0％～16.0％，所述第二环形掺杂芯区12的镱离子浓度p3＝(1+m2)*p1，其中m2取值范围为15.0％～18.0％，所述第三环形掺杂芯区13的镱离子浓度p4＝(1+m3)*p1，其中m3取值范围为16.0％～19.0％，所述第四环形掺杂芯区14的镱离子浓度p5＝(1+m4)*p1，其中m4取值范围为17.0％～20.0％，所述第五环形掺杂芯区15的镱离子浓度p6＝(1+m5)*p1，其中m5取值范围为18.0％～21.0％。当有更多层环形掺杂芯区时，依次类推，镱离子浓度由内到外依次增大。
所述中心芯区10的直径为d1，所述第一环形掺杂芯区11的直径为d2，所述第二环形掺杂芯区12的直径为d3，所述第三环形掺杂芯区13的直径为d4，所述第四环形掺杂芯区14的直径为d5，所述第五环形掺杂芯区15的直径为d6，d2＝d1+(1-c1)*d1，d3＝d1+(2-c2)*d1，d4＝d1+(3-c3)*d1，d5＝d1+(4-c4)*d1，d6＝d1+(5-c5)*d1，其中，c1取值范围为3％-5％，c2取值范围为8％-12％，c3取值范围为13％-19％，c4取值范围为18％～26％，c5取值范围为60％-70％。当环形掺杂芯区数量为N时，最外层环形掺杂芯区的直径dN+1＝d1+(N-cN)*d1，cN取值范围为60％-70％，c1、c2至cN-1等取值依次类推。
所述中心芯区10和第一环形掺杂芯区11的对应折射率均n1，所述第二环形掺杂芯区12、第三环形掺杂芯区13和第四环形掺杂芯区14的对应折射率均n2，所述第五环形掺杂芯区15的对应折射率为n3，所述内包层20的对应折射率为n4，所述外包层21的对应折射率为n6，所述内包层20和外包层21的结合处设有过渡区域，所述过渡区域对应折射率为n5；
以所述内包层20的对应折射率n4为基准折射率n，n1相对n4的相对折射率为△n1，n2相对n4的相对折射率为△n2，n3相对n4的相对折射率为△n3，n5相对n4的相对折射率为△n5，n6相对n4的相对折射率为△n6；
Δn1满足公式：Δn(x1)＝a1(x1+x1 2)/104+b1，其中，Δn(x1)为距离纤芯中心距离为x1位置处的相对折射率，a1为渐变系数，a1≤1.6％，b1为渐变稳定系数，b1取值范围为0.025％～0.03％，其中，当纤芯直径为20微米时a1取值为1.6％，当纤芯直径为30微米时a1取值为1.0％；
△n2等于Δn1的最大值；
Δn3满足公式：Δn(x2)＝a2(1-b2x2 2)0.5，其中，Δn(x2)为所述第四环形掺杂芯区14的厚度为x2时的相对折射率，a2、b2为过渡系数，a2取值范围为0.03％～0.05％，b2≤1.0，当纤芯直径为20微米时b2取值约为1.0，当纤芯直径为30微米时b2取值约为0.25；
△n5满足公式Δn(x3)＝-a3x3 2/104来实现，式中Δn(x3)为所述过渡区域到所述内包层20距离为x3位置处的相对折射率，x3的取值范围为0～5um，a3为过渡系数，a3取值范围为2％～3％；
△n6等于△n5的最小值。
实施例6
本实施例与实施例1的区别在于：所述光纤还包括围绕所述外包层21依次设置的内涂层30、中间涂层31和外涂层32，所述内涂层30采用耐高温的低折射率涂料，且内涂层30为耐高温达到100度的材料，所述内涂层30的折射率范围为1.360～1.379，所述外涂层32为耐高温阻水的高折射率涂料，外涂层32为耐高温达到150度的材料，所述外涂层32的折射率范围为1.483～1.531，所述中间涂层31的厚度范围为0～10um，且所述中间涂层31为加强型高温阻水性能的涂料。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种双包层掺镱光纤，其特征在于：所述光纤由内到外依次包括纤芯、内包层(20)和外包层(21)，所述纤芯由内到外依次包括圆形的中心芯区(10)、以及至少四个与所述中心芯区(10)同心设置的环形掺杂芯区，所述中心芯区(10)和四个所述环形掺杂芯区的镱离子浓度由内到外依次增加，且所述内包层(20)和外包层(21)均为石英包层。
2.如权利要求1所述的双包层掺镱光纤，其特征在于：所述内包层(20)和外包层(21)的横截面均为正八边形结构，且所述内包层(20)的顶点位于所述外包层(21)边长的中心线上。
3.如权利要求1所述的双包层掺镱光纤，其特征在于：所述内包层(20)横截面为正八边形结构，所述外包层(21)横截面为中心对称的十六边形，所述十六边形由八条长边和八条短边交替连接而成，所述，且所述内包层(20)的顶点位于所述外包层(21)长边的中心线上。
4.如权利要求3所述的双包层掺镱光纤，其特征在于：八条所述长边的延长线相互交叉后可围合成一正八边形，所述正八边形的边长长度为L0，所述十六边形的短边长度为L1，L1：L0＝1:20～1:30。
5.如权利要求1所述的双包层掺镱光纤，其特征在于：所述内包层(20)为纯石英材料，所述外包层(21)为掺氟的石英材料。
6.如权利要求1所述的双包层掺镱光纤，其特征在于：四个所述环形掺杂芯区由内到外依次为第一环形掺杂芯区(11)、第二环形掺杂芯区(12)、第三环形掺杂芯区(13)和第四环形掺杂芯区(14)。
7.如权利要求6所述的双包层掺镱光纤，其特征在于：所述中心芯区(10)的镱离子浓度为p1，所述第一环形掺杂芯区(11)的镱离子浓度p2＝(1+m1)*p1，其中m1取值范围为8.0％～16.0％，所述第二环形掺杂芯区(12)的镱离子浓度p3＝(1+m2)*p1，其中m2取值范围为15.0％～18.0％，所述第三环形掺杂芯区(13)的镱离子浓度p4＝(1+m3)*p1，其中m3取值范围为16.0％～19.0％，所述第四环形掺杂芯区(14)的镱离子浓度p5＝(1+m4)*p1，其中m4取值范围为17.0％～20.0％。
8.如权利要求6所述的双包层掺镱光纤，其特征在于：所述中心芯区(10)的直径为d1，所述第一环形掺杂芯区(11)的直径为d2，所述第二环形掺杂芯区(12)的直径为d3，所述第三环形掺杂芯区(13)的直径为d4，所述第四环形掺杂芯区(14)的直径为d5，d2＝d1+(1-c1)*d1，d3＝d1+(2-c2)*d1，d4＝d1+(3-c3)*d1，d5＝d1+(4-c4)*d1，其中，c1取值范围为3％-5％，c2取值范围为8％-12％，c3取值范围为13％-19％，c4取值范围为60％-70％。
9.如权利要求6所述的双包层掺镱光纤，其特征在于：所述中心芯区(10)和第一环形掺杂芯区(11)的对应折射率均n1，所述第二环形掺杂芯区(12)和第三环形掺杂芯区(13)的对应折射率均n2，所述第四环形掺杂芯区(14)的对应折射率为n3，所述内包层(20)的对应折射率为n4，所述外包层(21)的对应折射率为n6，所述内包层(20)和外包层(21)的结合处设有过渡区域，所述过渡区域对应折射率为n5；
以所述内包层(20)的对应折射率n4为基准折射率n，n1相对n4的相对折射率为△n1，n2相对n4的相对折射率为△n2，n3相对n4的相对折射率为△n3，n5相对n4的相对折射率为△n5，n6相对n4的相对折射率为△n6；
Δn1满足公式：Δn(x1)＝a1(x1+x1 2)/104+b1，其中，Δn(x1)为距离纤芯中心距离为x1位置处的相对折射率，a1为渐变系数，a1≤1.6％，b1为渐变稳定系数，b1取值范围为0.025％～0.03％；
△n2等于Δn1的最大值；
Δn3满足公式：Δn(x2)＝a2(1-b2x2 2)0.5，其中，Δn(x2)为所述第四环形掺杂芯区(14)的厚度为x2时的相对折射率，a2、b2为过渡系数，a2取值范围为0.03％～0.05％，b2≤1.0；
△n5满足公式Δn(x3)＝-a3x3 2/104来实现，式中Δn(x3)为所述过渡区域到所述内包层(20)距离为x3位置处的相对折射率，x3的取值范围为0～5um，a3为过渡系数，a3取值范围为2％～3％；
△n6等于△n5的最小值。
10.如权利要求1所述的双包层掺镱光纤，其特征在于：所述光纤还包括围绕所述外包层(21)依次设置的内涂层(30)、中间涂层(31)和外涂层(32)，所述内涂层(30)的折射率范围为1.360～1.379，所述外涂层(32)的折射率范围为1.483～1.531，所述中间涂层(31)的厚度范围为0～10um，且所述中间涂层(31)为耐高温阻水材料。
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