引用本文:
耿鹏程,庞璐,武洋,等. 基于液相掺杂的低损耗近等厚芯层掺稀土光纤[J]. 光通信技术,2021,45(1):48-51.
耿鹏程,庞 璐,武 洋,衣永青,宁 鼎
(中国电子科技集团公司 第四十六研究所,天津 300220)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:过高的纤芯损耗和纤芯折射率非均匀性严重制约了掺稀土光纤在高功率光纤激光器中的应用,提出一种基于液相掺杂的低损耗近等厚芯层掺稀土光纤的工艺方法。结合改良的化学气相沉积(MCVD)溶液掺杂法制备了含有多层疏松层的掺稀土光纤预制棒,理论分析了光纤预制棒缩棒前、后芯层差的变化原理,采用流量递减沉积工艺降低了缩棒后不同芯层之间的厚度差,并通过优化脱水工艺有效降低了多层疏松层中残留水分的含量。实验结果表明:制备的掺稀土光纤在1380 nm波长处的纤芯损耗仅为9.1 dB/km,有效降低了掺稀土光纤的纤芯损耗和折射率非均匀性。
关键词:溶液掺杂;疏松层;脱水;掺稀土光纤
中图分类号:TN253 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2021)01-0048-04
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2021.01.010
0 引言
光纤激光器具有高效率、宽窄线、低阈值和轻便小巧等突出优点,已广泛应用于军事、工业加工、医疗以及光通信等领域。然而,随着光纤激光器输出功率迈入万瓦门槛,由掺稀土光纤损耗导致的热效应已成为限制激光器输出功率进一步提升的重要瓶颈之一。基于改良的化学气相沉积(MCVD)工艺结合溶液掺杂法是目前研制掺稀土光纤的主要通用方法之一,它具有工艺成熟、对设备环境要求低等诸多优点。预制棒中的残留水分是引起光纤损耗增加的重要因素之一,由于溶液掺杂法涉及将预制棒中疏松层在稀土溶液中进行浸泡这一工艺环节,所以必须对疏松层进行充分脱水才能保证掺稀土光纤具有较低的损耗。此外,为解决掺稀土光纤纤芯内折射率分布与离子掺杂均匀性的问题,目前基于液相掺杂法的掺稀土光纤预制棒已由单层疏松层沉积发展为多层疏松层沉积。基于气相掺杂法制备的掺稀土光纤,通过增加芯层沉积层数,即可不断提高纤芯均匀性。一般疏松层沉积层数在十层以内。然而,基于液相掺杂法制备掺稀土光纤中疏松层沉积层数过多时,会存在疏松层局部脱落等问题。
因此,本文结合MCVD溶液掺杂法,提出一种基于液相掺杂的低损耗近等厚芯层掺稀土光纤的工艺方法。
4 结束语
针对高功率光纤激光器对掺稀土光纤纤芯均匀性与低损耗的发展需求,本文研究了基于MCVD工艺结合液相掺杂法制备近等厚芯层、低损耗掺稀土光纤的工艺方法。在兼顾工艺可操作性的前提下,优化了不同层疏松层的沉积厚度,降低了反应管缩成实心棒后不同芯层之间的厚度差,研究了四氯化硅流量分别为150 sccm、90 sccm和30 sccm时沉积得到的不同厚度的疏松层,以及脱水时间对光纤在1380 nm波长处损耗的影响,优化了含多层疏松层掺稀土光纤预制棒的脱水工艺参数,制备出了在1380 nm波长处损耗仅为9.1 dB/km的含有8层近等厚芯层的双包层掺稀土光纤。本文的研究结果可为高功率光纤激光器用低损耗高均匀掺稀土光纤的研制提供参考。