本发明涉及光纤制备，具体公开了一种复杂变径光纤及其制备方法和应用。
背景技术：
1、近年来，高功率光纤激光器取得了飞速的发展，但受激拉曼散射和横向模式不稳定现象的影响，高功率光纤激光器功率的持续提升越来越困难。为了解决这一问题，研究人员提出了多种解决办法，如弯曲盘绕有源光纤；对有源光纤施加梯度温度或梯度应力；使用变径光纤(如锥形光纤、纺锤形光纤)等。其中，使用变径光纤能够在获得光束质量相当时比常规等效纤芯直径光纤实现更高的输出功率。已有研究证明变径光纤的受激布里渊散射增益系数高于常规单模光纤，可以广泛应用于高精度光纤传感、超窄线宽光纤激光器等领域，因此对变径光纤的制备研究有重要意义。
2、但目前变径光纤的实现方法是通过改变拉丝条件，如变速送棒、变速拉丝等方式实现，在实现过程中需要复杂的人工干预，且不易实现复杂变径，如多点锥区和多点扩径区，复杂变径光纤的成品率低。基于此，研发一种简便的复杂变径光纤的制备方法对进一步提升高功率光纤激光器功率具有重大进步意义。
技术实现思路
1、针对现有技术中复杂变径光纤制备过程中需要通过修改拉丝塔的拉丝条件，操作复杂且制备复杂变径光纤成品率低的问题，本发明提供了一种复杂变径光纤的制备方法和应用。本发明通过对光纤预制棒特定位置进行腐蚀和热处理后依靠轴向用力实现了光纤的扩径和光纤成锥，形成多个非等径区域，结合退火和拉丝工艺成功制备了复杂变径光纤。本发明提供的复杂变径光纤的制备方法简便，大大提高了复杂变径光纤的制备成品率。
2、为达到上述发明目的，本发明提供了如下的技术方案：
3、本发明第一方面提供了一种复杂变径光纤的制备方法，包括如下步骤：
4、步骤一、在光纤预制棒两端熔接延长预制棒，采用无机酸对所述光纤预制棒进行定点腐蚀，对腐蚀的点位进行抛光处理，再将抛光处理后的点位于1600-2000℃下进行热处理，在热处理的同时对延长预制棒进行沿轴向的拉伸或压缩，得变径后的光纤预制棒；
5、步骤二、将所述变径后的光纤预制棒进行退火，洗涤，干燥，拉丝，得复杂变径光纤。
6、优选的，所述无机酸为氢氟酸溶液、浓盐酸和浓硝酸的混合酸溶液。
7、相比于现有技术，本发明先对光纤预制棒两端熔接了延长预制棒，又通过无机酸对光纤预制棒的特定点位进行腐蚀，再通过热处理对腐蚀后的点位进行高温软化，在高温软化的同时对延长预制棒进行轴向用力，使得光纤预制棒的软化位置沿轴向被拉伸或压缩，形成扩径或成锥的非等径区域。发明人发现，对于变径后的光纤预制棒，容易存在内部应力不均匀，易导致在后续拉丝过程中出现光纤断裂的问题，基于此，本发明对变径后的光纤预制棒整体进行了退火处理，以消除光纤预制棒内部应力不均匀的现象。利用退火处理消除预制棒内部应力后，最后通过简单的拉丝操作就可获得复杂变径光纤。本发明提供的复杂变径光纤的制备方法可实现多点位变径，根据不同需求获得具有多种非等径区域的复杂变径光纤，该方法不需要人为干预，改变拉丝塔的拉丝条件，大大降低了拉丝难度，提升了复杂变径光纤的制备成品率。
8、优选的，所述无机酸为体积比2:1-1.2:1.5-2的氢氟酸溶液、浓盐酸和浓硝酸；其中，所述氢氟酸溶液中氢氟酸的质量百分含量为30％-40％。
9、优选的，步骤二中，所述退火的温度为900-1100℃，所述退火的时间为30-40h。
10、退火处理将变径光纤预制棒内部应力去除，避免在后续拉丝过程中出现内部应力不均匀导致的复杂变径光纤成品率降低的问题。
11、优选的，步骤二中，所述拉丝的速度为20-30m/min。
12、优选的，所述光纤预制棒的制备采用化学气相沉积法、等离子体化学气相沉积法、外部气相沉积法或轴向气相沉积法中的任意一种。
13、优选的，所述光纤预制棒为有源光纤预制棒或无源光纤预制棒中的任意一种。
14、本发明提供的复杂变径光纤的制备方法所用的光纤预制棒可为有源光纤预制棒，也可为无源光纤预制棒，该复杂变径光纤制备方法可为高功率激光器提供复杂变径有源光纤，为高精度传感器提供复杂变径无源光纤，能够广泛应用于光纤传感和激光器领域。
15、进一步优选的，所述有源光纤预制棒为掺铒光纤预制棒、掺铥光纤预制棒、掺镱光纤预制棒、掺钬光纤预制棒或掺钕光纤预制棒中的任意一种。
16、进一步优选的，所述无源光纤预制棒为保偏光纤预制棒、单模光纤预制棒、少模光纤预制棒或多芯光纤预制棒中的任意一种。
17、优选的，步骤一中，所述热处理的加热方式为氢氧焰加热、石墨炉加热或高温等离子体加热中的任意一种。
18、本发明第二方面提供了一种复杂变径光纤，利用所述的复杂变径光纤的制备方法制得。
19、本发明第三方面提供了一种复杂变径在高功率激光器或高精度传感器中的应用
20、综上所述，本发明提供的复杂变径光纤的制备方法通过对光纤预制棒特定位置进行腐蚀和热处理软化后，依靠对光纤预制棒轴向用力实现了光纤的扩径和成锥，形成多个非等径区域，结合退火和拉丝操作成功制备了复杂变径光纤。本发明无需对拉丝条件进行修改即可获得复杂变径光纤，操作简便，结合特定工艺参数大大提高了复杂变径光纤的制备成品率。本发明有效解决了现有技术中复杂变径光纤制备过程中需要通过修改拉丝塔的拉丝条件，操作复杂且制备复杂变径光纤成品率低的问题。
1.一种复杂变径光纤的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的复杂变径光纤的制备方法，其特征在于：所述无机酸为体积比2:1-1.2:1.5-2的氢氟酸溶液、浓盐酸和浓硝酸；其中，所述氢氟酸溶液中氢氟酸的质量百分含量为30％-40％。
3.如权利要求1所述的复杂变径光纤的制备方法，其特征在于：步骤二中，所述退火的温度为900-1100℃，所述退火的时间为30-40h；和/或
4.如权利要求1所述的复杂变径光纤的制备方法，其特征在于：所述光纤预制棒的制备采用化学气相沉积法、等离子体化学气相沉积法、外部气相沉积法或轴向气相沉积法中的任意一种。
5.如权利要求1所述的复杂变径光纤的制备方法，其特征在于：所述光纤预制棒为有源光纤预制棒或无源光纤预制棒中的任意一种。
6.如权利要求5所述的复杂变径光纤的制备方法，其特征在于：所述有源光纤预制棒为掺铒光纤预制棒、掺铥光纤预制棒、掺镱光纤预制棒、掺钬光纤预制棒或掺钕光纤预制棒中的任意一种；和/或
7.如权利要求1所述的复杂变径光纤的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述热处理的加热方式为氢氧焰加热、石墨炉加热或高温等离子体加热中的任意一种。
8.一种复杂变径光纤，其特征在于：利用权利要求1-7任一项所述的复杂变径光纤的制备方法制得。
9.如权利要求8所述的复杂变径光纤在高功率激光器或高精度传感器中的应用。