一種雙包層光纖用鍺碲酸鹽玻璃及其光纖的制備方法，雙包層光纖用鍺碲酸鹽玻璃，包括摻銩纖芯玻璃、內(nèi)包層玻璃和外包層玻璃，通過堆疊法制備成具有六角形內(nèi)包層的光纖預(yù)制棒，在拉絲塔中一次拉制成光纖，拉制成具有六角形內(nèi)包層的雙包層光纖。該光纖綜合了鍺酸鹽玻璃和碲酸鹽玻璃的優(yōu)勢，且玻璃中含有Al2O3，玻璃的熱學(xué)性質(zhì)較好，光譜性質(zhì)較優(yōu)異；纖芯摻銩，可實現(xiàn)～2μm激光輸出。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】一種，雙包層光纖用鍺碲酸鹽玻璃，包括摻銩纖芯玻璃、內(nèi)包層玻璃和外包層玻璃，通過堆疊法制備成具有六角形內(nèi)包層的光纖預(yù)制棒，在拉絲塔中一次拉制成光纖，拉制成具有六角形內(nèi)包層的雙包層光纖。該光纖綜合了鍺酸鹽玻璃和碲酸鹽玻璃的優(yōu)勢，且玻璃中含有Al2O3，玻璃的熱學(xué)性質(zhì)較好，光譜性質(zhì)較優(yōu)異；纖芯摻銩，可實現(xiàn)～2μm激光輸出。【專利說明】
本專利技術(shù)涉及雙包層光纖，特別是一種雙包層光纖用鍺碲酸鹽玻璃及其光纖的制備 方法。
技術(shù)介紹
相比于固體激光器和半導(dǎo)體激光器，光纖激光器具有體積小、光束質(zhì)量高、便于集 成的優(yōu)點，現(xiàn)已成為固體激光器的主要研究方向。對人眼安全的?2 μ m波段激光器和激光 材料在醫(yī)療、軍事偵察和大氣監(jiān)測等方面的應(yīng)用得到了越來越多的重視和研究。 激光輸出首先是在晶體中獲得的，然而相對于晶體來說，大尺寸玻璃工藝簡單且 容易拉制成光纖制成性能優(yōu)良的光纖激光器，故得到越來越多的重視。然而石英玻璃稀 土離子溶解度低、聲子能量較大（?llOOcnT 1)，難以實現(xiàn)光纖激光器的高增益和小型化。 氟化物玻璃光纖激光器的量子效率較高，但氟化物玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和玻璃拉絲性能差 的缺點限制了其使用。鍺碲酸鹽玻璃既具有鍺酸鹽玻璃的良好的機械性能、化學(xué)穩(wěn)定性、 良好的拉絲性能又結(jié)合了碲酸鹽玻璃的優(yōu)異的光譜性質(zhì)，這些性質(zhì)對光纖的拉制，光纖的 熱學(xué)性質(zhì)以及光譜性質(zhì)有利。2007年，美國NP Photonics公司，采用單向泵浦方式，在 20cm長摻銩鍺酸鹽光纖中獲得了輸出功率為64W斜率效率為68的激光；采用雙向泵浦方 式，在40cm長該種光纖中獲得了輸出功率為104W斜率效率為52. 5%的激光輸出（Opt. Lett.，32, 638, 2007)。2010年，上海光機所在40cm長摻銩雙包層碲酸鹽玻璃光纖，獲得了 1. 12W的激光輸出，斜率效率為20% (Opt. Lett.，35, 4136, 2010)。傳統(tǒng)制備光纖預(yù)制棒的 方法多為管棒法，管棒法對玻璃尺寸要求較大，且加工周期較長。加工還可能帶來損耗大等 問題。通過堆疊法制備光纖預(yù)制棒簡單、快捷且可以避免一般管棒法制備預(yù)制棒由于光學(xué) 加工帶來的污染，并且采用堆疊法可實現(xiàn)合適的芯包比，通過一次拉絲即可得到單模雙包 層光纖（專利申請?zhí)枺?01310511894. 6,但該專利未涵蓋鍺碲酸鹽玻璃）。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是提供一種雙包層光纖用鍺碲酸鹽玻璃及其光纖的制 備方法，該光纖綜合了鍺酸鹽玻璃和碲酸鹽玻璃的優(yōu)勢，且玻璃中含有A1 203，玻璃的熱學(xué)性 質(zhì)較好，光譜性質(zhì)較優(yōu)異；纖芯摻銩，可實現(xiàn)?2 μ m激光輸出。 本專利技術(shù)的技術(shù)解決方案如下： -種雙包層光纖用鍺碲酸鹽玻璃，包括光纖纖芯玻璃、內(nèi)包層玻璃和外 包層玻璃，其特點在于： 所述的纖芯玻璃的組成（mol% )為： Ge02:30 ?60，Te02:15 ?55, PbO: 10 ?50, Ca0:0 ?10，Sr0:0 ?10, Al2〇3:1 ? 10, Nb205:0 ?5, Tm203:0. 5 ?5 ; 所述的內(nèi)包層玻璃的組成（mol% )為： Ge02:30 ?60，Te02:15 ?55, PbO: 10 ?44, Ca0:0 ?10，Sr0:0 ?10, Al2〇3:1 ? 10, Nb205:0 ?5 ; 所述的外包層玻璃的組成（mol% )為： Ge02:35 ?65, Te02:10 ?50, PbO: 10 ?40, CaO: 0 ?5, SrO: 0 ?5, Al2〇3:1 ?10 ; 利用上述玻璃通過堆疊法制備摻銩鍺碲酸鹽玻璃光纖的方法，該方法包括以下幾 個步驟： 1)纖芯玻璃的熔制： 按照權(quán)利要求1選定纖芯的組分配方稱量各粉末原料，將原料混合均勻，放入鉬 金坩堝中于950?1150°C熔化并澄清，對玻璃液進行攪拌，攪拌時間為：20?40min，隨后 將玻璃液澆注在圓筒形金屬模具中，在玻璃轉(zhuǎn)變溫度附近的管式爐中退火6h后關(guān)閉電源 隨爐降溫，得到圓棒狀纖芯玻璃； 2)內(nèi)包層玻璃熔制： 按照權(quán)利要求1的內(nèi)包層玻璃的組分選定配方并稱量各粉末原料，將原料混合均 勻，放入鉬金坩堝中于950?1150°C熔化并澄清，并對玻璃液進行攪拌，攪拌時間為：20? 40min，隨后將玻璃液澆注在圓筒形金屬模具中，在玻璃轉(zhuǎn)變溫度附近的管式爐中退火6h 后關(guān)閉電源隨爐降溫，得到圓棒狀內(nèi)包層玻璃； 3)外包層玻璃熔制： 按照權(quán)利要求1的外包層玻璃的組分選定配方稱量各粉末原料，將原料混合均 勻，放入鉬金坩堝中于950?1150°C熔化并澄清，并對玻璃液進行攪拌，攪拌時間為：20? 40min。隨后將玻璃液澆注在圓筒形金屬模具中，在玻璃轉(zhuǎn)變溫度附近的管式爐中退火6h 后關(guān)閉電源隨爐降溫，得到圓棒狀外包層玻璃； 4)將步驟1)、2)和3)中制得圓棒狀纖芯玻璃、內(nèi)包層玻璃和外包層玻璃的外壁拋 光，分別在拉絲機上拉制成直徑為0. 5?2mm的小細棒，采用無水酒精清洗之后，將小細棒 通過堆疊法堆垛在具有內(nèi)六角形的不銹鋼模具中，小細芯棒處在預(yù)制棒的正中央，內(nèi)包層 玻璃細棒圍繞在小細芯棒周圍，外包層玻璃細棒圍繞在內(nèi)包層玻璃周圍，形成具有六角形 內(nèi)包層的光纖預(yù)制棒； 5)將預(yù)制棒燒結(jié)并固定到拉絲機上，拉制成一定芯徑的雙包層光纖。 本專利技術(shù)有益的效果是： ( -）含有兩種玻璃形成體，綜合了鍺酸鹽玻璃和碲酸鹽玻璃的優(yōu)勢，且玻璃中含 有A1203，玻璃的熱學(xué)性質(zhì)較好，光譜性質(zhì)較優(yōu)異； (二）用堆疊法制備光纖預(yù)制棒一次拉制雙包層光纖，此種方法制備光纖預(yù)制棒 簡單快捷，節(jié)省原料，生產(chǎn)成本低，具有實用前景。 (三）通過摻雜Tm3+，可實現(xiàn)?2 μ m激光輸出。 【專利附圖】【附圖說明】 圖1為通過堆疊方法制備具有六角形內(nèi)包層形狀的光纖預(yù)制棒端面圖； 圖2為本專利技術(shù)實施例3中芯玻璃的差熱曲線； 圖3為本專利技術(shù)實施例3中芯玻璃在800nm激光二極管泵浦下的熒光光譜； 圖4為本專利技術(shù)實施例3中雙包層玻璃光纖在793nm激光二極管泵浦下的激光光 譜； 【具體實施方式】 為了更好的理解本專利技術(shù)，下面結(jié)合實施例進一步闡述本專利技術(shù)的內(nèi)容，但本專利技術(shù)的 內(nèi)容不局限于下面的實施例。 本專利技術(shù)摻銩鍺碲酸鹽玻璃雙包層光纖5個實施例的纖芯，內(nèi)包層，外包層玻璃主 要的物理參數(shù)（玻璃轉(zhuǎn)變溫度（Tg)、熱膨脹系數(shù)（CET)、折射率（η)、數(shù)值孔徑（NA))如下表 1 【權(quán)利要求】1. 一種雙包層光纖用鍺碲酸鹽玻璃，包括摻銩纖芯玻璃、內(nèi)包層玻璃和外包層玻璃，其 特征在于： 所述的摻錢纖芯玻璃的組成（mol% )為： Ge02 : 30 ?60, Te02:15 ?55, Pb0:10 ?50, Ca0:0 ?10, Sr0:0 ?10, A1203:1 ?10， Nb205:0 ?5, Tm203:0. 5 ?5 ; 所述的內(nèi)包層玻璃的組成（mol% )為： Ge02 : 30 ?60, Te02:15 ?55, Pb0:10 ?44, Ca0:0 ?10, Sr0:0 ?10, 本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種雙包層光纖用鍺碲酸鹽玻璃，包括摻銩纖芯玻璃、內(nèi)包層玻璃和外包層玻璃，其特征在于：所述的摻銩纖芯玻璃的組成(mol％)為：GeO2:30～60，TeO2:15～55，PbO:10～50，CaO:0～10，SrO:0～10，Al2O3:1～10，Nb2O5:0～5，Tm2O3:0.5～5；所述的內(nèi)包層玻璃的組成(mol％)為：GeO2:30～60，TeO2:15～55，PbO:10～44，CaO:0～10，SrO:0～10，Al2O3:1～10，Nb2O5:0～5；所述的外包層玻璃的組成(mol％)為：GeO2:35～65，TeO2:10～50，PbO:10～40，CaO:0～5，SrO:0～5，Al2O3:1～10。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：高松，胡麗麗，廖梅松，薛天峰，王龍飛，關(guān)珮雯，李夏，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：上海;31
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