基于离子注入技术修饰的全单晶光纤、制备方法及其数值孔径调控和应用与流程

文档序号:23720492发布日期:2021-01-24 07:54阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种基于激活离子注入的全单晶光纤,其特征在于,该单晶光纤包括离子注入所形成的高掺杂纤芯和纤芯表面的低掺杂或非掺杂包层;所述的纤芯和包层的材质相同,所述的包层结构可实现纤芯内部光束的全反射。2.根据权利要求1所述的基于激活离子注入的全单晶光纤,其特征在于,所述的包层结构为离子注入形成的光纤边缘低掺杂或非掺杂区域,所述边缘包层区域的折射率低于高掺杂纤芯的折射率。3.根据权利要求1所述的基于激活离子注入的全单晶光纤,其特征在于,所述的全单晶光纤的材料为一致熔融的激光基质晶体材料,优选氧化物、氟化物晶体材料;进一步优选蓝宝石、yag、luag、cga、zro
2
、lu
2
o
3
、y
2
o
3
、sc
2
o
3
、hfo
2
、lyf或liluf
4
。4.根据权利要求1所述的基于激活离子注入的全单晶光纤,其特征在于,用于离子注入的离子为所有激光工作物质中的激活离子,优选稀土离子或过渡金属离子;进一步优选的,所述的稀土离子为nd
3+
、yb
3+
、tm
3+
、ho
3+
或er
3+
;所述的过渡金属离子为cr
3+
、ti
3+
、fe
2+
、co
3+
或ni
2+
;优选的,当包层由低掺杂离子区域组成时,纤芯的掺杂浓度大于包层的掺杂浓度,掺杂离子均匀掺杂;优选的,所述高掺杂纤芯的离子掺杂浓度范围为0.5~30at.%;所述的低掺杂包层的离子掺杂浓度≤1at.%。5.根据权利要求1所述的基于激活离子注入的全单晶光纤,其特征在于,包层的厚度为全单晶光纤纵截面直径的10%-90%;优选的,所述的全单晶光纤的直径为20-1000μm;优选的,所述的全单晶光纤的长度为0.5~200cm;优选的,所述的全单晶光纤的端面形状为圆形或多边形;优选的,离子注入形成的高掺纤芯截面为圆形或多边形,直径5-1000μm可调;优选的,离子注入形成的高掺杂纤芯与低掺或非掺包层之间的折射率变化为突变型过渡或渐变型过渡。6.权利要求1所述的基于激活离子注入的全单晶光纤的制备方法,其特征在于,采用mevva离子源将所需激活离子注入到单晶光纤内部合适的位置;优选的,注入温度rt-500℃,注入能量5-800kev,掺杂计量10
11-10
17
/cm
2
,掺杂深度范围0.1-50μm,掺杂精度≤
±
1%。7.权利要求1所述的基于激活离子注入的全单晶光纤在传感测温、测压、传能、光通讯、高能激光领域的应用。8.一种调控单晶光纤数值孔径的方法,其特征在于,通过向单晶光纤内部注入激活离子的方式实现;优选的,注入的离子为稀土离子或过渡金属离子;进一步优选的,所述的稀土离子为nd
3+
、yb
3+
、tm
3+
、ho
3+
或er
3+
;所述的过渡金属离子为cr
3+
、ti
3+
、fe
2+
、co
3+
或ni
2+
。9.一种调控单晶光纤折射率的方法,其特征在于,通过向单晶光纤内部注入激活离子的方式实现。10.包含权利要求1所述的基于激活离子注入的全单晶光纤的温度传感器、压力传感器或光学传感器。
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