長(cháng)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(zhù)中國制造業(yè)的快速發(fā)展，光纖激光器市場(chǎng)迅猛增長(cháng)。在工業(yè)加工領(lǐng)域，激光波長(cháng)為1μm的摻鐿光纖激光器具有非常廣泛的應用，如激光打標、激光焊接、激光切割等。在光纖激光器系統中，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，其型號與所匹配的有源光纖型號相對應，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(cháng)飛全系列無(wú)源光纖產(chǎn)品

  長(cháng)飛光纖光纜股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)長(cháng)飛公司)，經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)積淀、平臺建設和產(chǎn)品研發(fā)改進(jìn)，基于MCVD平臺，在國內首次采用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(cháng)飛公司基于獨特的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，這都對激光在光纖內傳播模式提出了要求。因此，無(wú)源匹配光纖的纖芯直徑、數值孔徑等關(guān)鍵波導參數需要控制的非常精確，從而達到對光纖模式的精確控制。長(cháng)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，實(shí)現對光纖波導參數的精確控制;

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

  3) 光纖低折射率涂層具有良好的可靠性，有效的實(shí)現了雙包層光纖結構，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械與環(huán)境可靠性。

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

  長(cháng)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、內包層直徑從130μm到400μm的幾乎所有的主流型號，完全可以滿(mǎn)足不同功率級別的各種器件的制備對核心光纖物資的需求。表1列舉了長(cháng)飛公司主流型號的無(wú)源匹配光纖的產(chǎn)品指標。

  長(cháng)飛公司的無(wú)源匹配光纖具有如下優(yōu)勢：

  1) 完全兼容主流型號的有源光纖，熔接損耗低;

  2) 具有良好的幾何指標，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%。良好的幾何參數能夠有效的保證光纖的接續質(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的合適區間，并通過(guò)了嚴苛的高壓水煮實(shí)驗(126℃，1.5個(gè)大氣壓，24小時(shí))測試包層傳輸效率結果見(jiàn)表2：

  長(cháng)飛公司的無(wú)源匹配光纖已經(jīng)通過(guò)了國內數家器件廠(chǎng)家的驗證，表現出了良好的性能指標。例如，采用長(cháng)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)可靠性驗證，指標均符合實(shí)驗設計要求，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值孔徑的光纖。長(cháng)飛公司利用PCVD工藝，實(shí)現了高濃度的氟(F)摻雜，成功制備了NA達到0.22的光纖預制棒。結合涂料技術(shù)和大尺寸光纖拉絲技術(shù)，成功實(shí)現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，并已成功應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。國內光纖激光器產(chǎn)業(yè)正處于高速發(fā)展時(shí)期，對高端特種光纖國產(chǎn)化的需求明確并且日益增強。隨著(zhù)激光器功率的不斷提高，對于光纖的性能要求也越來(lái)越高，掌握核心的光纖設計技術(shù)、光纖預制棒制備技術(shù)、特種涂料技術(shù)、光纖拉絲技術(shù)和光纖測試技術(shù)，是實(shí)現高可靠性無(wú)源特種光纖的必備保障，也是長(cháng)飛公司的優(yōu)勢所在。長(cháng)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，為特種光纖國產(chǎn)化而不斷努力。