長(zhǎng)飛特種光纖系列之八—光纖激光器全系列無(wú)源光纖

  ICCSZ訊 隨著中國(guó)制造業(yè)的快速發(fā)展，光纖激光器市場(chǎng)迅猛增長(zhǎng)。在工業(yè)加工領(lǐng)域，激光波長(zhǎng)為1μm的摻鐿光纖激光器具有非常廣泛的應(yīng)用，如激光打標(biāo)、激光焊接、激光切割等。在光纖激光器系統(tǒng)中，除了核心的有源光纖之外，還涉及到多種無(wú)源光纖，例如光纖光柵、光纖隔離器中的無(wú)源匹配光纖，光纖合束器中的無(wú)源匹配光纖和無(wú)源多模大芯徑能量耦合光纖，激光傳能組件中的無(wú)源多模大芯徑傳能光纖等各類(lèi)無(wú)源光纖。

  圖1 光纖激光器模型

  如圖1所示是某類(lèi)常用光纖激光器原理圖，其中泵浦尾纖，常用的無(wú)源光纖型號(hào)有105/125-0.22NA、135/155-0.22NA 和200/220-0.22NA等;無(wú)源匹配光纖，其型號(hào)與所匹配的有源光纖型號(hào)相對(duì)應(yīng)，常用的有：10/130-0.08NA、20/130-0.08NA、14/250-0.07 NA和20/400-0.065 NA等。

  一、長(zhǎng)飛全系列無(wú)源光纖產(chǎn)品

  長(zhǎng)飛光纖光纜股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)長(zhǎng)飛公司)，經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)積淀、平臺(tái)建設(shè)和產(chǎn)品研發(fā)改進(jìn)，基于MCVD平臺(tái)，在國(guó)內(nèi)首次采用CDS螯合物和鋁磷鐿三元體系摻雜工藝，成功開(kāi)發(fā)出定位于低功率光纖激光器的125μm系列大模場(chǎng)雙包層摻鐿光纖和定位于中高功率光纖激光器的14/250、20/400系列雙包層摻鐿光纖。

  與此同時(shí)，長(zhǎng)飛公司基于獨(dú)特的PCVD核心技術(shù)，還成功開(kāi)發(fā)了一系列無(wú)源匹配光纖和大芯徑光纖。

  通常光纖激光器具有良好的光束質(zhì)量，其光束質(zhì)量M2一般小于1.5，同時(shí)高功率激光傳輸還要求光纖需具備較大的模場(chǎng)面積，這都對(duì)激光在光纖內(nèi)傳播模式提出了要求。因此，無(wú)源匹配光纖的纖芯直徑、數(shù)值孔徑等關(guān)鍵波導(dǎo)參數(shù)需要控制的非常精確，從而達(dá)到對(duì)光纖模式的精確控制。長(zhǎng)飛公司無(wú)源光纖產(chǎn)品的技術(shù)特點(diǎn)在于：

  1) 發(fā)揮PCVD工藝優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖波導(dǎo)參數(shù)的精確控制;

  2) 通過(guò)大棒工藝路線(xiàn)，有效的實(shí)現(xiàn)了光纖優(yōu)異的幾何指標(biāo)和批次一致性;

  3) 光纖低折射率涂層具有良好的可靠性，有效的實(shí)現(xiàn)了雙包層光纖結(jié)構(gòu)，有利于提高泵浦光的利用率，并使得在苛刻環(huán)境下，光纖仍具有良好的機(jī)械與環(huán)境可靠性。

  二、長(zhǎng)飛公司特種無(wú)源光纖產(chǎn)品的指標(biāo)與性能

  長(zhǎng)飛公司全系列的無(wú)源匹配光纖產(chǎn)品，覆蓋了纖芯直徑從10μm到35μm、內(nèi)包層直徑從130μm到400μm的幾乎所有的主流型號(hào)，完全可以滿(mǎn)足不同功率級(jí)別的各種器件的制備對(duì)核心光纖物資的需求。表1列舉了長(zhǎng)飛公司主流型號(hào)的無(wú)源匹配光纖的產(chǎn)品指標(biāo)。

  

  長(zhǎng)飛公司的無(wú)源匹配光纖具有如下優(yōu)勢(shì)：

  1) 完全兼容主流型號(hào)的有源光纖，熔接損耗低;

  2) 具有良好的幾何指標(biāo)，如130系列光纖的芯包同心度小于0.7μm，250和400系列光纖的芯包同心度小于2μm，包層不圓度均小于0.5%。良好的幾何參數(shù)能夠有效的保證光纖的接續(xù)質(zhì)量和器件的生產(chǎn)效率;

  3) 光纖可靠性高，通過(guò)采用高可靠性的涂料技術(shù)，使得光纖的剝離力在1.6N~3.2N的合適區(qū)間，并通過(guò)了嚴(yán)苛的高壓水煮實(shí)驗(yàn)(126℃，1.5個(gè)大氣壓，24小時(shí))測(cè)試包層傳輸效率結(jié)果見(jiàn)表2：

  

  長(zhǎng)飛公司的無(wú)源匹配光纖已經(jīng)通過(guò)了國(guó)內(nèi)數(shù)家器件廠(chǎng)家的驗(yàn)證，表現(xiàn)出了良好的性能指標(biāo)。例如，采用長(zhǎng)飛公司的10/130系列無(wú)源匹配光纖所制備的器件光纖合束器與光纖光柵均已通過(guò)相關(guān)可靠性驗(yàn)證，指標(biāo)均符合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求，見(jiàn)表3：

 

  另一方面，在泵浦光源的輸出端、合束器以及在光纖激光器的輸出端，需要用到大芯徑高數(shù)值孔徑的光纖。長(zhǎng)飛公司利用PCVD工藝，實(shí)現(xiàn)了高濃度的氟(F)摻雜，成功制備了NA達(dá)到0.22的光纖預(yù)制棒。結(jié)合涂料技術(shù)和大尺寸光纖拉絲技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了一系列的多模大芯徑傳能光纖產(chǎn)品，比如135/155-0.22NA、100/120/360-0.22NA和200/220/360-0.22NA等型號(hào)，并已成功應(yīng)用于高功率泵浦尾纖、QBH傳能組件等場(chǎng)合。

  

  三、展望

  同有源光纖一樣，特種無(wú)源光纖也是光纖激光器中的關(guān)鍵部分。國(guó)內(nèi)光纖激光器產(chǎn)業(yè)正處于高速發(fā)展時(shí)期，對(duì)高端特種光纖國(guó)產(chǎn)化的需求明確并且日益增強(qiáng)。隨著激光器功率的不斷提高，對(duì)于光纖的性能要求也越來(lái)越高，掌握核心的光纖設(shè)計(jì)技術(shù)、光纖預(yù)制棒制備技術(shù)、特種涂料技術(shù)、光纖拉絲技術(shù)和光纖測(cè)試技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)高可靠性無(wú)源特種光纖的必備保障，也是長(zhǎng)飛公司的優(yōu)勢(shì)所在。長(zhǎng)飛公司將全力支持光纖激光器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，不遺余力地滿(mǎn)足客戶(hù)需求，為特種光纖國(guó)產(chǎn)化而不斷努力。