CN201576109U - 一种多掺稀土离子多芯双包层光纤 - Google Patents

Abstract

一种多掺稀土离子多芯双包层光纤，涉及多掺稀土离子多芯双包层光纤，属于大功率宽带光纤放大器、大功率多波长光纤激光器、特种光纤技术领域。同时放大O、E、S，C，L，U/XL波段的信号，不需要对每一波段分别配置光纤放大器再进行信号合并，明显减少了连接损耗，结构更加紧凑。其纤芯包括N个独立的纤芯，2≤N≤12，其中这N个纤芯中至少有两个纤芯的掺稀土离子类型不同。纤芯类型包括掺钕离子纤芯、掺铒离子纤芯、掺镱离子纤芯、掺钍离子纤芯、掺镨离子纤芯、掺钬离子纤芯、掺钐离子纤芯、钕镱共掺离子纤芯、铒镱共掺离子纤芯。每个独立的纤芯的直径相等或不等。该双包层光纤结构紧凑，受环境影响小。

Description

一种多掺稀土离子多芯双包层光纤

技术领域

本实用新型涉及多掺稀土离子多芯双包层光纤，属于大功率宽带光纤放大器、大功率多波长光纤激光器、特种光纤技术领域。

背景技术

掺稀土光纤放大器或激光器采用掺稀土元素(Nd，Sm，Ho，Er，Pr，Tm，Yb等)离子光纤，利用受激辐射机制实现光的直接放大。

每种稀土元素的吸收截面与发射截面都不相同，导致对应光纤的工作波长也不一样。例如，掺钕光纤工作波长为1000-1150nm，1320-1400nm；掺铒光纤工作波长550nm，850nm，980-1000nm，1500-1600nm，1660nm，1720nm，2700nm；掺镱光纤工作波长为970-1040nm；掺钍光纤工作波长为455nm，480nm，803-825nm，1460-1510nm，1700-2015nm，2250-2400nm；掺镨光纤工作波长为490nm，520nm，601-618nm，631-641nm，707-725nm，880-886nm，902-916nm，1060-1110nm，1260-1350nm；掺钬光纤工作波长为550nm，753nm，1380nm，2040-2080nm，2900nm。掺钐光纤工作波长为651nm，掺不同的玻璃基质的稀土离子，其增益带宽与性质也有差异。例如纯硅光纤玻璃基质的掺铒光纤，其1500nm增益半波谱宽为7.94nm，而铝磷硅光纤玻璃基质的掺铒光纤，其1500nm增益半波谱宽为43.3nm[W.J.Miniscalco.Optical andelectronic properties of rare-earth ions in glasses in rare-earth doped fiber lasers andamplifier.New York：Marcel Dekker.2001，pp：17-112]。现有的双包层光纤或者为单掺稀土的，或者为双掺稀土。即使是双掺稀土光纤，也是利用两种掺稀土元素对泵浦源的吸收截面不同，以及两种距离很近的元素能级相互作用，实现一种掺稀土元素吸收泵浦功率，另一种元素受激放大的目的，如铒镱共掺光纤。因此，现有的双包层光纤放大信号带宽通常只有几十nm，当要放大不同的波长信号，且波长间隔超过100nm时，就需要分别配置不同的双包层光纤，再进行信号合并，结构复杂且成本很高。

发明内容

为了克服已有的传统双包层光纤仅仅只能放大很窄的波长范围，本实用新型提供一种多掺稀土离子多芯双包层光纤及其制作方法。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

多掺稀土离子多芯双包层光纤，其纤芯包括N个独立的纤芯，2≤N≤12，其中这N个纤芯中至少有两个纤芯的掺稀土离子类型不同。纤芯类型包括掺钕离子纤芯、掺铒离子纤芯、掺镱离子纤芯、掺钍离子纤芯、掺镨离子纤芯、掺钬离子纤芯、掺钐离子纤芯、钕镱共掺离子纤芯、铒镱共掺离子纤芯。

每个独立的纤芯的直径相等或不等。

多掺稀土离子多芯双包层光纤内包层形状为圆形或非圆形，非圆形包括矩形、D型、圆角矩形、三角形、六边形、八边形、梅花形。

本实用新型的有益效果具体如下：

多掺稀土离子多芯双包层光纤，可放大波长从400nm至2900nm宽范围包含O、E、S，C，L，U/XL波段的信号。相对于传统放大多波段信号中，需要对每一波段分别配置对应的掺稀土离子类型的双包层光纤再进行信号合并，显然，采用多掺稀土离子多芯双包层光纤明显减少连接损耗，结构更加紧凑。由于各掺稀土离子纤芯相互之间的空间独立性，因此不需要用复杂的光机电的控制***来消除激光信号的串扰问题。多掺稀土离子多芯双包层光纤具有结构紧凑，受环境影响小等优点。

附图说明

图1为多掺稀土离子三芯双包层光纤截面图

图2为多掺稀土离子两芯双包层光纤截面图

图3为多掺稀土离子六芯双包层光纤截面图

图4为多掺稀土离子十二芯双包层光纤截面图

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

实施例一

多掺稀土离子多芯双包层光纤，其纤芯包括：掺钕离子纤芯、掺钬离子纤芯、掺铒离子纤芯，内包层形状为圆角矩形，参见图1。

上述多掺稀土离子三芯双包层光纤的制作方法，详细描述如下：

步骤一，制作三根掺稀土离子双包层光纤的预制棒，这三根光纤预制棒掺稀土离子分别为钕离子、钬离子、铒离子，内包层的形状均为圆角矩形；

步骤二，将这三根的不同掺稀土离子双包层光纤预制棒拉制成直径均为10mm的细棒，用氢氟酸将上述三根芯层直径均为10mm的细棒的外包层腐蚀掉，留下内包层和芯层两层。

步骤三，将步骤三处理后的三根细棒组织起来，套上内径为30mm的石英管。

步骤四，将完成步骤三的细棒拉丝，拉制成三个芯层直径均为1μm的多掺稀土离子三芯双包层光纤。其中内包层2的形状为圆角矩形，外包层1的形状为圆形，内包层包括掺钕离子纤芯3、掺钬离子纤芯4、掺铒离子纤芯5，参见图1。

实施例二

多掺稀土离子多芯双包层光纤，其纤芯包括：掺铒离子纤芯、掺镱离子纤芯，内包层形状为圆形，参见图2。

上述多掺稀土离子两芯双包层光纤的制作方法，详细描述如下：

步骤一，制作两根掺稀土离子双包层光纤的预制棒，这两根光纤预制棒掺稀土离子分别为铒离子、镱离子，每根光纤预制棒都掺上锗、硼。内包层的形状均为圆形；

步骤二，将这两根的不同掺稀土离子双包层光纤预制棒拉制成直径均为10mm的细棒，用用激光切割的办法将上述两根芯层直径均为10mm的细棒的外包层腐蚀掉，留下内包层和芯层两层。

步骤三，将步骤三处理后的两根细棒组织起来，套上内径为20mm的石英管。

步骤四，将完成步骤三的细棒拉丝，拉制成两个芯层直径均为5μm的多掺稀土离子两芯双包层光纤。其中外包层1的形状为圆形，内包层2的形状为圆形，内包层包括掺铒离子纤芯6、掺镱离子纤芯7，参见图2。

实施例三

多掺稀土离子多芯双包层光纤，其纤芯包括：掺钕离子纤芯、掺钬离子纤芯、掺铒离子纤芯、钕镱离子共掺纤芯、掺铒离子纤芯、掺钬离子纤芯，内包层形状为圆形，参见图3。

上述多掺稀土离子六芯双包层光纤的制作方法，详细描述如下：

步骤一，制作六根掺稀土离子双包层光纤的预制棒，这六根光纤预制棒掺稀土离子分别为钕离子、钬离子、铒离子、钕镱离子、铒离子、钬离子。内包层的形状均为圆形；

步骤二，其中一根掺铒双包层光纤预制棒拉制成直径为10mm的细棒，一根钕镱离子共掺双包层光纤预制棒拉制成直径为8mm的细棒，其余掺稀土离子双包层光纤预制棒拉制成直径均为5mm的细棒，用研磨的办法将上述六根细棒的外包层腐蚀掉，留下内包层和芯层两层。

步骤三，将步骤三处理后的六根细棒组织起来，套上内径为38mm的石英管。

步骤四，将完成步骤三的细棒拉丝，拉制成多掺稀土离子两芯双包层光纤。其中外包层1的形状为圆形，内包层2的形状为圆形，内包层包括纤芯直径为5μm的掺钕离子纤芯8、纤芯直径为5μm的掺钬离子纤芯9、纤芯直径为20μm的掺铒离子纤芯10、纤芯直径为10μm的钕镱离子共掺纤芯11、纤芯直径为5μm的掺铒离子纤芯12、纤芯直径为5μm的掺钬离子纤芯13，参见图2。

实施例四

多掺稀土离子多芯双包层光纤，其纤芯包括：掺镨离子纤芯、掺镱离子纤芯、掺铒离子纤芯、掺钕离子纤芯、掺钐离子纤芯、掺钬离子纤芯、掺钍离子纤芯、钕镱离子共掺纤芯、铒镱离子共掺纤芯、掺镱离子纤芯、掺铒离子纤芯、掺钍离子纤芯，内包层形状为矩形参见图4。

上述多掺稀土离子十二芯双包层光纤的制作方法，详细描述如下：

步骤一，制作十二根光敏掺稀土离子双包层光纤的预制棒，这十二根光纤预制棒掺稀土离子分别为镨离子、镱离子、铒离子、钕离子、钐离子、钬离子、钍离子、钕镱离子、铒镱离子、镱离子、铒离子、钍离子，每根光纤预制棒都掺上锗、硼。内包层的形状均为正方形；

步骤二，其中一根掺钬双包层光纤预制棒拉制成直径为8mm的细棒，一根钕镱离子共掺双包层光纤预制棒拉制成直径为6mm的细棒，其余掺稀土离子双包层光纤预制棒拉制成直径均为5mm的细棒，用机械切割的办法将上述十二根细棒的外包层腐蚀掉，留下内包层和芯层两层。

步骤三，将步骤三处理后的十二根细棒组织起来，套上内径为60mm的石英管。

步骤四，将完成步骤三的细棒拉丝，拉制成多掺稀土离子十二芯双包层光纤。其中外包层1的形状为圆形，内包层2的形状为正方形，内包层包括纤芯直径为5μm的掺镨离子纤芯14、纤芯直径为5μm的掺镱离子纤芯15、纤芯直径为5μm的掺铒离子纤芯16、纤芯直径为5μm的钕离子纤芯17、纤芯直径为5μm的掺钐离子纤芯18、纤芯直径为8μm的掺钬离子纤芯19，纤芯直径为5μm的掺钍离子纤芯20、纤芯直径为6μm的钕镱离子共掺纤芯21、纤芯直径为5μm的铒镱离子共掺纤芯22、纤芯直径为5μm的掺镱离子纤芯23、纤芯直径为5μm的掺铒离子纤芯24、纤芯直径为5μm的掺钍离子纤芯25，参见图4。

实施例五

多掺稀土离子多芯双包层光纤，其纤芯包括：N个独立掺稀土纤芯，2≤N≤12，其中这N个掺稀土纤芯中至少有两个纤芯的掺稀土离子类型不同，内包层形状为任意形状。

上述多掺稀土离子多芯双包层光纤的制作方法：

步骤一，制作掺稀土离子双包层光纤的预制棒N根，2≤N≤12；N为2到12之间的整数，N根光纤预制棒芯层掺稀土离子不全相同，内包层形状为任意形状，将掺稀土离子双包层光纤预制棒拉制成细棒，细棒芯层直径为5～10mm；

步骤二，用研磨或激光切割或机械切割或氢氟酸腐蚀的办法将上述N根细棒的外包层去掉，留下内包层和芯层两层；

步骤三、将处理后的细棒组织起来，套上石英管；

步骤四、将完成步骤四的棒拉丝，拉制成多掺稀土离子多芯双包层光纤，其中内包层内各芯层直径为1～20μm。

Claims (2)

1.一种多掺稀土离子多芯双包层光纤，其特征为：其纤芯包括N个独立的纤芯，2≤N≤12，其中这N个纤芯中至少有两个纤芯的掺稀土离子类型不同；纤芯类型包括掺钕离子纤芯、掺铒离子纤芯、掺镱离子纤芯、掺钍离子纤芯、掺镨离子纤芯、掺钬离子纤芯、掺钐离子纤芯、钕镱共掺离子纤芯、铒镱共掺离子纤芯。

2.根据权利要求1所述的多掺稀土离子多芯双包层光纤，其特征为：多掺稀土离子多芯双包层光纤内包层形状为圆形或非圆形，非圆形包括矩形、D型、圆角矩形、三角形、六边形、八边形、梅花形。

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