長(zhǎng)飛特種光纖系列之八—光纖激光器全系列無源光纖

  ICCSZ訊 隨著中國制造業(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，還涉及到多種無源光纖，例如光纖光柵、光纖隔離器中的無源匹配光纖，光纖合束器中的無源匹配光纖和無源多模大芯徑能量耦合光纖，激光傳能組件中的無源多模大芯徑傳能光纖等各類無源光纖。

  圖1 光纖激光器模型

  如圖1所示是某類常用光纖激光器原理圖，其中泵浦尾纖，常用的無源光纖型號(hào)有105/125-0.22NA、135/155-0.22NA 和200/220-0.22NA等;無源匹配光纖，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)飛全系列無源光纖產(chǎn)品

  長(zhǎng)飛光纖光纜股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱長(zhǎng)飛公司)，經(jīng)過多年的技術(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)，還成功開發(fā)了一系列無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) 通過大棒工藝路線，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)飛公司特種無源光纖產(chǎn)品的指標(biāo)與性能

  長(zhǎng)飛公司全系列的無源匹配光纖產(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)的無源匹配光纖的產(chǎn)品指標(biāo)。

  長(zhǎng)飛公司的無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)果見表2：

  長(zhǎng)飛公司的無源匹配光纖已經(jīng)通過了國內(nèi)數(shù)家器件廠家的驗(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，特種無源光纖也是光纖激光器中的關(guān)鍵部分。國內(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，不遺余力地滿足客戶需求，為特種光纖國產(chǎn)化而不斷努力。