有源无源一体化特种光纤的制备方法与流程

本发明涉及光纤制备，尤其涉及一种有源无源一体化特种光纤的制备方法。

背景技术：

1、光纤激光器由于具有转换效率高、光束质量好、热管理方便、结构紧凑、可柔性操作以及维护简单等优点，使得其在激光加工、材料成型、激光焊接、激光清洗等诸多应用领域均具有广泛的应用前景。在光纤激光振荡器中，光纤光栅作为振荡腔的腔镜，是至关重要的光纤器件。由于传统的紫外曝光法刻写光纤光栅对光纤的光敏性有要求，因此作为腔镜使用的光纤光栅通常直接刻写在无源光纤上，然后将无源光纤刻写的光纤光栅与有源光纤通过熔接形成振荡腔，搭建光纤激光振荡器。采用该方法进行光纤光栅的刻写到搭建光纤激光振荡器的工序较多、不同光纤器件之间的熔接点也多，不仅增加全光纤激光振荡器系统的熔接损耗，同时也增加了生产的复杂程度。

技术实现思路

1、本发明提供一种有源无源一体化特种光纤的制备方法，旨在解决传统技术中一体化光纤制作过程中容易形成界面缺陷或者引入杂质进而影响光纤性能，以及流程较为复杂的问题。

2、为了解决上述问题，本发明提供一种有源无源一体化特种光纤的制备方法，包括：

3、步骤一、对基管进行预处理；

4、步骤二、沿所述基管的轴向，采用改进型化学气相沉积法在所述基管的内壁依次交替沉积无源纤芯层以及有源纤芯疏松层，以形成第一预制纤芯；

5、步骤三、将所述第一预制纤芯浸泡于稀土离子溶液中，对浸泡处理后的所述第一预制纤芯依次进行氧化和玻璃化；

6、步骤四、重复上述步骤二以及步骤三，在所述基管的内壁形成预设层数的所述无源纤芯层以及有源纤芯层，以形成第二预制纤芯；

7、步骤五、高温熔缩所述第二预制纤芯，以形成光纤预制棒芯棒；

8、步骤六、对所述光纤预制棒芯棒进行套管，按照预设芯包比进行加工以形成具有一定芯包比的光纤预制棒；

9、步骤七、对所述光纤预制棒进行拉丝以形成有源无源一体化特种光纤。

10、根据本发明提供的一种有源无源一体化特种光纤的制备方法，采用改进型化学气相沉积法在所述基管的内壁依次交替沉积无源纤芯层以及有源纤芯疏松层包括：

11、根据所述有源无源一体化特种光纤中预设的无源光纤长度以及有源光纤长度，确认无源纤芯层的第一长度以及有源纤芯疏松层的第二长度；

12、根据所述第一长度以及所述第二长度，采用改进型化学气相沉积法在所述基管的内壁依次交替沉积无源纤芯层以及有源纤芯疏松层。

13、根据本发明提供的一种有源无源一体化特种光纤的制备方法，确认无源纤芯层的第一长度以及有源纤芯疏松层的第二长度包括：根据预设的无源光纤长度以及有源光纤长度，依据以下公式，分别确认第一长度以及第二长度：

14、la(mm)≥2*l1(m)*光纤纤芯直径(um)2/1000/光纤预制棒纤芯直径(mm)2

15、lb(mm)＝l2(m)*光纤纤芯直径(um)2/1000/光纤预制棒纤芯直径(mm)2

16、其中，l1为无源光纤长度，l2为有源光纤长度，la为第一长度，lb为第二长度。

17、根据本发明提供的一种有源无源一体化特种光纤的制备方法，所述第一预制纤芯的两端分别沉积有所述无源纤芯层，两端的所述无源纤芯层的长度大于la。

18、根据本发明提供的一种有源无源一体化特种光纤的制备方法，采用改进型化学气相沉积法在所述基管的内壁依次交替沉积无源纤芯层以及有源纤芯疏松层包括：

19、步骤一、使用沉积原料与光敏性组分原料在所述基管的内壁沉积具有所述第一长度的无源纤芯层；

20、步骤二、使用所述沉积原料在所述基管的内壁沉积具有所述第二长度的有源纤芯疏松层；

21、步骤三、交替重复上述步骤一步骤二，直至所述基管的轴向沉积完成，所述基管的两端均沉积有所述无源纤芯层；

22、其中，所述沉积原料包括sicl4，所述光敏性组分原料包括gecl4、bcl3、c2f6中的一种或多种。

23、根据本发明提供的一种有源无源一体化特种光纤的制备方法，在所述无源纤芯层的沉积过程中，sicl4的流量为100-1000sccm，光敏性组分原料的流量为10-1000sccm，沉积温度为1600-2100℃；在所述有源纤芯疏松层的沉积过程中，sicl4的流量为100-1000sccm，沉积温度为1000-1600℃。

24、根据本发明提供的一种有源无源一体化特种光纤的制备方法，所述稀土离子溶液由稀土氯化物ybcl3、ercl3、tmcl3、hocl3中的一种或多种组成。

25、根据本发明提供的一种有源无源一体化特种光纤的制备方法，对浸泡处理后的所述第一预制纤芯依次进行氧化和玻璃化包括：

26、在氧气氛围中对所述第一预制纤芯进行氧化；

27、对氧化后的所述第一预制纤芯进行高温烧结。

28、根据本发明提供的一种有源无源一体化特种光纤的制备方法，对基管进行预处理包括：

29、依次使用氢氟酸与纯水清洗基管；

30、使用刻蚀性气体刻蚀所述基管的内壁；

31、其中，所述刻蚀性气体包括sf6以及c2f6中的一种或多种。

32、根据本发明提供的一种有源无源一体化特种光纤的制备方法，所述有源无源一体化特种光纤具有纤芯层、包层、第一涂覆层以及第二涂覆层，所述纤芯层的折射率为n1，所述包层的折射率为n2，所述第一涂覆层的折射率为n3，所述第二涂覆层的折射率为n4，n4＞n1＞n2＞n3。

33、本发明提供的有源无源一体化特种光纤的制备方法，采用改进型化学气相沉积法结合稀土离子溶液掺杂法进行制备，通过在基管的内壁交替沉积无源纤芯层和有源纤芯疏松层，在芯棒制作阶段形成有源无源轴向一体化的芯棒，后制作成有源光纤与无源光纤交替的有源无源一体化特种光纤，可以简化制备流程，减少传统制备技术中容易形成界面缺陷或者引入杂质进而影响光纤性能，同时也可以减少应用端无源光纤与有源光纤之间的熔接点，降低熔接损耗。

技术特征：

1.一种有源无源一体化特种光纤的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的有源无源一体化特种光纤的制备方法，其特征在于，采用改进型化学气相沉积法在所述基管的内壁依次交替沉积无源纤芯层以及有源纤芯疏松层包括：

3.根据权利要求2所述的有源无源一体化特种光纤的制备方法，其特征在于，确认无源纤芯层的第一长度以及有源纤芯疏松层的第二长度包括：根据预设的无源光纤长度以及有源光纤长度，依据以下公式，分别确认第一长度以及第二长度：

4.根据权利要求3所述的有源无源一体化特种光纤的制备方法，其特征在于，所述第一预制纤芯的两端分别沉积有所述无源纤芯层，两端的所述无源纤芯层的长度大于la。

5.根据权利要求2所述的有源无源一体化特种光纤的制备方法，其特征在于，采用改进型化学气相沉积法在所述基管的内壁依次交替沉积无源纤芯层以及有源纤芯疏松层包括：

6.根据权利要求5所述的有源无源一体化特种光纤的制备方法，其特征在于，在所述无源纤芯层的沉积过程中，sicl4的流量为100-1000sccm，光敏性组分原料的流量为10-1000sccm，沉积温度为1600-2100℃；在所述有源纤芯疏松层的沉积过程中，sicl4的流量为100-1000sccm，沉积温度为1000-1600℃。

7.根据权利要求1所述的有源无源一体化特种光纤的制备方法，其特征在于，所述稀土离子溶液由稀土氯化物ybcl3、ercl3、tmcl3、hocl3中的一种或多种组成。

8.根据权利要求1所述的有源无源一体化特种光纤的制备方法，其特征在于，对浸泡处理后的所述第一预制纤芯依次进行氧化和玻璃化包括：

9.根据权利要求1所述的有源无源一体化特种光纤的制备方法，其特征在于，对基管进行预处理包括：

10.根据权利要求1所述的有源无源一体化特种光纤的制备方法，其特征在于，所述有源无源一体化特种光纤具有纤芯层、包层、第一涂覆层以及第二涂覆层，所述纤芯层的折射率为n1，所述包层的折射率为n2，所述第一涂覆层的折射率为n3，所述第二涂覆层的折射率为n4，n4＞n1＞n2＞n3。

技术总结
本发明提供一种有源无源一体化特种光纤的制备方法，包括：步骤一、对基管进行预处理；步骤二、沿基管的轴向沉积无源纤芯层以及有源纤芯疏松层以形成第一预制纤芯；步骤三、将第一预制纤芯浸泡于稀土离子溶液中，后依次进行氧化和玻璃化；步骤四、重复上述步骤二以及步骤三形成第二预制纤芯；步骤五、高温熔缩第二预制纤芯形成光纤预制棒芯棒；步骤六、对光纤预制棒芯棒进行套管、加工形成光纤预制棒；步骤七、对光纤预制棒进行拉丝以形成有源无源一体化特种光纤。本发明提供的制备方法旨在解决传统技术中一体化光纤制作过程中容易形成界面缺陷或者引入杂质进而影响光纤性能以及流程较为复杂的问题。

技术研发人员：王道龙,李幸围,刘锐,王静,叶锦程,李超,包箭华,周程丽
受保护的技术使用者：武汉睿芯特种光纤有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24