双包层光纤设计
双包层掺镱光纤
情况说明：
1.品名：双包层掺镱光纤
2.品牌：
3.结构：纤芯
4.型号：DCF-YB-20/128P-FA
5.用途：传输激光，是一种光纤介质
6.类型：多模
原理：双包层光纤的结构由里到外分别为纤芯、内包层、外包层和保护层。
它是一种具有特殊结构的光纤，比普通单模光纤增加了一个内包层，其横截面尺寸和数值孔径都远大于纤芯。
内包层与掺稀土离子纤芯之间构成单模光波导，将激光限制在纤芯当中；同时它又与外包层构成了传输抽运光的多模光波导，使得抽运光在内包层中反射并多次穿越纤芯被掺杂离子所吸收，从而将抽运光高效地转换成为单模激光，极大提高了光-光转换效率。
另外，由于抽运光入射面积的增加，允许采用大功率多模半导体激光器作为抽运源，而且耦合效率也得到了很大的提高。
特性：
多模光纤可单模操作，拥有良好的光束质量
高效率减少泵浦的功率、提高光的增幅效用.。
双包层Er 3+／Yb 3+共掺光纤放大器系统结构设计及其性能分析
３ ．黄 州理 工 中等专 业学校 ， 北 黄 州 ４８０ ） 湖 ３００
摘要 ： 基于光传输 方程 ， 数值 分析 了所设计 的双 包层 Ｅ ／ ｂ 共掺 光 纤放 大 器 系统结 构在 ９ ０ ｍ 泵浦 ｒ Ｙ” ８ｎ 下， 出信 号功 率和噪声特性 ； 输 讨论 了它们随输入信 号功率 、 输入信号波 长、 浦信号波长和 光纤 包层 面积 泵 的关系。结果表明 ， 系统结构在输入信号 小于 一 ０ｄ ｍ， 该 ３ Ｂ 激活光 纤长度为 ４ 时， 出信 号功 率超 过 １ ｍ 输 Ｏ
效 应 产生 的噪声 。同时 ， 配合使 用 了带宽 可调谐 的滤 波 器 （ Ｂ ） 使 自发辐 射 得 到抑 制 ， 一 步降 ＴＦ ， 进
低 了噪声。并且基于速率方程和传输方程 ， 分析在不 同输人信 号功率与波长 、 不同泵浦光波长和不同 光纤内包层面积下该系统结构的输出信号功率和噪声性能。
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式 中 ， 、ｒ 、 、 和 分别 是 Ａ ｄ。 ｏ ，ｔ ，ｒ 丁 与频 率有关 的 Ｅ¨ 、ｂ 的吸收 和发 射 截面 面 积 。 、。分别 ｒ Ｙ 入 为 信号光 和泵 浦光 的波 长 ， 纤芯 面 积 ， 普 朗克 常 量 ， ） Ａ…是 ｈ是 ｒ（ 为信 号 和 泵浦 模 场 与纤 芯 掺杂 区
ｄ ｍ， Ｂ 增益 高于３ Ｂ， ５ｄ 噪声 系数受光纤 内包层与纤芯 面积之 比影响较大 ， 小于 ３５ｄ ． 且 ． Ｂ
关 键 词 ： 纤 通 信 ； 包层 铒 镱 共 掺 光 纤 ； 传 输 方程 ； 环 形 器 光 双 光 光 中图 分 类 号 ：Ｎ ５ Ｔ ２３ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０９２ １ （０ ２ Ｏ ． ０ ２ ０ １０ － ４ ２ １ ）２ ０ ７ ． ５ ７
超大模场双包层光纤的制备与性能测试
Ａｂ ｔａ ｔＴ ｅｆｎ ａ ｎａ ｐ ｎ ｉｌ ｏ ｒ ｏ ｅａｅ （ ＭＡ）ｆ ｅ ａ ｉ ｕ ｓｄ ａ ｄ ｔｅ ｆ ｒ ａ ｏ ｒｃｓ ｆ ｓｒ ｃ ： ｈ ｄ ｍｅ ｔ ｒ ｃｐｅ ｆ ａ ｅ ｍ ｄ ｒａ Ｌ ｕ ｌ ｉ ｌｇ ｉ ｒ ｓｄｓ ｓ ｎ ａ ｉ ｔ ｎ ｐ ｏ ｅｓｏ ｂ ｗ ｃ ｅ ｈ ｂｃｉ
第４ 卷 第６期 ０
２１ ０ ０年 ６月
激 光 与 红 外
Ｌ Ｅ ＡＳ Ｒ ＆ Ｉ Ｆ Ｎ ＲＡＲＥ Ｄ
Ｖｏ ． ０， ． １４ Ｎｏ ６
０ ０ ０ － ３ －３ １０ － ８ ２ １ ） ６０ ２０ ０ ６
・
光纤技 术 ・
模场 有源 光 纤制备技 术 中存在 的 问题 ， 从传 统 结构 大模 面积光 纤 的制备 工艺入 手 ， 对有源 光 纤
预制棒制备工艺进行 了理论分析和实验优化， 通过采用多次沉积等新技术 ， 解决 了有源区面积
难 以增 大 等 问题 。最 终制备 出纤芯直 径 ９ ｍ 的传 统结 构 的超 大模 场 有源 光 纤 ， ５ｔ ｘ 并实 现 了激
ＰＡＮ ｎ Ｗ ＡＮＧ ｎ ・ ｏ， ＮＧ ｎ ＤＵＡＮ ｎ—ｅ ｇ Ｒｏ ｇ， Ｄｏ ｇ ｂ ＮＩ Ｄｉ ｇ， Ｙｕ ｆｎ
（ ｈ ６ ｅｅｒｈＩｓｔｔ， ｈｎ ｌｃ ｏｉｓ ｅｈｏｏｙＧｏｐＣ ｒｏａｉ ，ｉ ｊ ０ ２ ０ Ｃ ｉａ Ｔ ｅ４ Ｒ ｓａｃ ｔｕｅ Ｃ ｉａＥｅｔ ｎｃ ｃｎｌｇ ｒｕ ｏｐｒｔ ｎ Ｔａ ｉ ３０ ２ ， ｈｎ ） ｎｉ ｒ Ｔ ｏ ｎｎ
研 制 了纤芯 直径 近百微 米 的传统 结构 的大 模场 有源 光 纤并 实现 了激 光输 出 。
２ 大模 场有 源 光纤 的研 究现状
输 出的要求。因为在连续输 出高功率激光时 ， 光纤
石英多模光纤共分8种
1、双包层光纤2、硬树脂包层光纤3、硅橡胶包层光纤4、聚酰亚胺涂层光纤5、侧发光光纤6、锥度光纤7、氟涂层光纤8、耐辐照光纤一、双包层光纤（HCS）1.技术说明石英双包层光纤按光谱传输范围分为紫外石英双包层光纤（UVHCS）和红外石英双包层光纤（IRHCS）；数值孔径（NA）：0.22±0.02、0.27±0.02；芯皮比（CCDR）：1：1.04、1：1.05、1:1.1、1:1.2、1:1.4。
2．光纤光谱图如下：传输范围：UVHCS：190nm～1200nm；IRHCS：350nm～2500nm 透过率(波长632.8nm)：≧99.7％/m；长期使用温度（丙烯酸树脂涂层）：-40℃～80℃长期弯曲使用半径：300D（D为光纤包层外径）；短期弯曲使用半径：100D（D为光纤包层外径）；3.光纤结构图：1——光纤芯层（通光层）纯石英材料2——光纤皮层（光学包层）石英材料3——光纤涂覆层（保护层）树脂材料4.产品规格型号UVHCS系列规格芯径（μm）±2%包层外径（μm）±2%涂覆外径(μm)±5%UVHCS100/110100110180 UVHCS105/125105125240 UVHCS192/200192200245 UVHCS200/220200220280 UVHCS288/300288300500 UVHCS385/400385400550 UVHCS400/420400420600 UVHCS400/440400440600 UVHCS480/50048050700 UVHCS577/600577600900UVHCS600/630600630900 UVHCS800/8408008401200 UVHCS960/100096010001400 UVHCS1000/1100100011001400IRHCS系列规格芯径（μm）±2%包层外径（μm）±2%涂覆外径(μm)±5%IRHCS50/12550±2%125±2%245±5% IRHCS62.5/12562.5±2%125±2%245±5% IRHCS192/200192±2%200±2%245±5% IRHCS200/220200±2%220±2%280±5% IRHCS200/240200±2%240±2%400±5% IRHCS300/330300±2%330±2%500±5% IRHCS400/440400±2%440±2%600±5% IRHCS600/660600±2%660±2%900±5% IRHCS800/840800±2%840±2%1200±5% IRHCS800/880800±2%880±2%1300±5%5.订货须知：通光径在100～1000μm的特殊规格光纤可以根据要求定制。
双包层光纤折射率研究及纤芯结构优化设计
强 激 光 与 粒 子 束
ＨＩ Ｇ Ｈ ＰＯ Ｗ ＥＲ ＬＡ Ｓ ＥＲ Ａ Ｎ Ｄ ＰＡ ＲＴ Ｉ ＣＬＥ ＢＥＡ Ｍ Ｓ
Ｖｏ １ ． ２ ５ ，Ｎｏ ． １ ０
Ｏｃ ｔ ．，２ ０１ ３
文章 编 号 ： １ ０ ０ １ — ４ ３ ２ ２ （ ２ ０ １ ３ ） １ ０ — ２ ４ ９ ６ — ０ ５
率有 了极 大提 高口 ］ 。此后 ， 双包层 光纤 大范 围地应 用于 光纤 激光 器 中 ， 使 得 光纤 激 光器 的输 出功 率 不 断提 高 。
１ ９ ９ ９年 ， Ｖ．Ｄｏ ｍｉ ｎ ｉ ｃ 等人 用 ４只 ４ ５ ｗ 的半 导体 激光泵 浦源 泵浦双 包层 光纤 ， 实现 了 ｌ １ Ｏ ｗ 输出， 输 出波 长为 １ １ ２ ０ ｎ ｍ 。２ ０ ０ ３年 ， Ｙ．Ｊ ｅ ｏ ｎ ｇ等 人 采 用 半 导体 激 光 器 泵 浦 双 包 层 掺 Ｙ ｂ 抖光纤 ， 获得 了 ２ ７ ２ Ｗ 的 激 光 输 出ｌ ３ ］ 。２ ０ ０ ９年 ， Ｉ Ｐ Ｇ 公 司成 功研 制 了 ５ ｋ ｗ 单模 激光 器 ， 并 同时研 制 了 ５ ０ ｋ Ｗ 的多模 高 功率 光 纤 激光 器 。双 包层 光纤 激光 器 的工作原 理是 将泵 浦光泵 浦进 内包层 ， 在泵 浦光 传播 的过程 中不 断被纤 芯 中的稀 土离子 吸 收 ， 形成 粒子 数 翻转 ， 产 生激光 。双 包层 光纤 由纤芯 、 内包 层 和外包 层 构成 ， 具 有很 高 的 表 面积／ 体积 比， 散 热 效果 好 。双包 层光 纤可 用多模 泵浦 光有效 地 泵浦 单 模纤 芯 产 生 单模 光 输 出 ， 输 出光 的光 束质 量 得 到 了极 大提 高 。 但 由于 双包层 光纤 激光器 的输 出功 率不 断增大 ， 导致 了双包 层光 纤 中的非线性 效应 也逐 渐增加 ， 如 非线性 散射 （ 受 激布 里渊 散射 、 受激拉 曼散 射 ） ＿ ｌ ４ 。 。 ］ 、 自相 位 调 制 和 自聚焦 ［ ７ 等效 应 ， 严 重影 响 了光 纤 寿命 和输 出 光束 质 量， 限制 了光 纤激 光器输 出功 率 的进 一步 提升 。本文 针对 大功 率 光纤 激光 器普 遍存 在 的光纤 中能量 密 度 过 大
高功率光纤激光器用双包层光纤参数设计
第35卷，增刊V b l．35Suppl啪eTl t红外与激光工程I nf r ar ed a nd Las er E n gi n eer i ng2006年10月O ct．2006高功率光纤激光器用双包层光纤参数设计李尧，于继承，赵鸿，朱辰，周寿桓(固体激光技术国家级重点实验室，北京100015)摘要：非线性效应(sBs、sRS)、光纤侧表面散热能力及光纤端面破坏等因素的存在限制了光纤激光器输出功率的进一步提高。
为实现单纤千瓦级近衍射极限激光输出，大模面积双包层光纤(LM A D C F)的特性参数，包括纤芯及内包层直径、数值孔径，吸收系数、光纤长度等的设计至关重要。
关键词：高功率光纤激光器；大模面积双包层光纤；参数设计中图分类号：T N253文献标识码：A文章编号：l007—2276(2006)增C一015905P a r a m e t e r s des i gn of doubl e cl ad f i ber f or hi gh pow e r f i ber l a ser sL I Y-a o，Y U J i-chen g，Z H A O H ong，ZH U C he n，Z H O U Sho u．hu an(Nal i o IIa l K e y Lab．ofs ol i d-s t a t e L豁cr Tcch∞lo卧Be0五Il g l O o ol5，chi舱)A bs t髓ct：111ere ar e l otS of l i m i t s i nc l udi ng opt i ca l nonl i l l ea r e虢ct s(SR S，SB S)，opt i cal and t l lem al d锄age f or t he pow e卜scal i ng of a si ngl e-f i b er l as er c onfi gur a t i on t o an out put pow e r of1kW．I n order t o r e al i z e1kW out put pow er w i t hdi衢a ct i on—l i m i t e d be帅qual i妣i t’s neces s a哆t o des i gn t he param et er s of a L M A D C F carem l l y，such雏i nner-c l addi ng di a m e t e r，c or e di am et er，N．A，and f i b er1en舀h．K ey w or ds：H i gl l pow er舶er I aser s；L ar ge m od e a r ea doub l e clad肺er；P盯锄et er s des i班0引言与传统固体激光器相比，光纤激光器具有转换效率高、光束质量好、热管理简单、结构设计灵活等特点。
双包层光纤的工作原理
双包层光纤的工作原理
双包层光纤是一种特殊结构的光纤，它具有两层包层而不是传统的单层包层结构。
其工作原理涉及到光的传播和保护。
首先，让我们来看光纤的基本结构。
光纤通常由芯、包层和包覆层组成。
芯是光信号传输的主要部分，包层用于保护芯并且能够使光信号在光纤内部反射传播，而包覆层则是最外层的保护层，用于保护整个光纤。
双包层光纤的工作原理在于其特殊的包层结构。
与单包层光纤相比，双包层光纤具有两层包层，内包层和外包层。
内包层的折射率通常比外包层低，这样可以使光信号在光纤内部保持在芯的中心传播，减少光信号与外部环境的损失。
外包层则用于保护内包层，并且还可以提供额外的光学性能，比如抑制光纤的弯曲损耗和光纤的抗拉性能。
双包层光纤的工作原理还涉及到全息折射原理。
全息折射是指光信号在光纤内部的多种传播路径，这些路径可以减少光信号的衰减和色散。
在双包层光纤中，由于内包层和外包层的不同折射率，光信号可以在两层包层之间发生全息折射，从而减少光信号的损失
和色散。
总的来说，双包层光纤通过其特殊的包层结构，利用内包层和外包层的不同折射率和全息折射原理，实现了对光信号的有效传输和保护。
这种结构使得双包层光纤在光通信和光传感等领域具有更优越的性能和应用前景。
同模双包层光纤和异模双包层光纤
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在光纤通信技术中，双包层光纤作为一种新型的光纤结构，以其独特的优点和广泛的应用前景，受到了广泛关注。
双包层光纤按其光波导特性可分为同模双包层光纤和异模双包层光纤。
本文将对这两种光纤进行详细的介绍和分析。
双包层掺镱光纤可以熔接_解释说明以及概述
双包层掺镱光纤可以熔接解释说明以及概述1. 引言1.1 概述双包层掺镱光纤是一种具有特殊光导特性的光纤结构，其内部掺入了镱元素，可以实现高效率和稳定的激光放大和激光传输。
同时，该类型的光纤设计采用了双包层结构，使得在熔接过程中可以更好地保持光线传输的质量和稳定性。
本文将重点介绍双包层掺镱光纤熔接技术及其原理、过程，并详细阐述其在实际应用中所具备的优势和应用场景。
通过对相关实验结果的展示和分析，该文旨在促进人们对于双包层掺镱光纤熔接技术的深入认识，并展望未来在该领域中可能存在的问题以及发展方向。
1.2 文章结构本文共分为五个主要部分，各个部分内容安排如下:第二部分将介绍双包层掺镱光纤熔接的原理和过程。
首先简要介绍了双包层掺镱光纤的基本特性和结构。
随后，详细讲解了熔接技术及其在双包层掺镱光纤中的应用。
最后，给出了双包层掺镱光纤熔接的具体步骤，以帮助读者全面了解该过程。
第三部分将重点讲述双包层掺镱光纤熔接的优势和应用场景。
首先解释了为何双包层掺镱光纤在激光放大和传输方面具有独特的优势。
然后介绍了该技术在通信领域、激光器制造以及科学研究等方面的广泛应用。
最后通过实际案例分析，详细描述了双包层掺镱光纤熔接技术在特定场合下的实际效果和价值。
第四部分将介绍实验设计和方法，并展示实验结果及其分析。
阐述了进行双包层掺镱光纤熔接实验时所采取的具体设计和方法。
并通过对实验结果的观察与分析，验证了该技术在保持光线传输质量和稳定性方面的有效性，并与其他相关技术进行对比分析。
第五部分将提出结论总结，总结本文所介绍的双包层掺镱光纤熔接技术的优势和应用场景。
同时，也将对该技术可能存在的问题进行讨论，并展望其未来在相关领域中的发展方向。
1.3 目的本文旨在通过对双包层掺镱光纤熔接技术的深入解释和概述，帮助读者全面了解该技术的原理、过程以及实际应用中所具备的优势和应用场景。
通过对相关实验结果的分析与讨论，为读者提供更为客观、科学且实践性强的信息，以便进一步推动该领域的研究与应用。
3分钟了解锥形双包层光纤
3分钟了解锥形双包层光纤双包层光纤2020年是激光器发明60周年。
经过半个多世纪的发展，作为光源的发射装置，激光器从最初的红宝石激光器一步步发展至今，其性能逐渐稳定和增强。
随着激光技术和光束处理方面的进步，激光器为众多先进的科学和工业应用打开了大门。
双包层光纤(Double Cladding Fiber)是有源光纤领域中的一项重要技术，对光纤激光器和放大器来说是一个具有重大意义的技术突破，它使光纤激光器进入了大功率时代。
在过去十年中，通过使用包层抽运光纤架构，光纤激光器的输出功率急剧上升，带动了一系列诸如光束质量、转换效率以及灵活性等方面的性能提升。
从双包层光纤端面可以看到4层结构：(1)纤芯；(2)内包层；(3)外包层；(4)保护层，见图1。
（a）（b）图1.（a）双包层光纤结构；（b）包层抽运示意图纤芯由掺稀土元素的GeO2和SiO2 构成（n1），内包层由横向尺寸比纤芯大得多、折射率比纤芯小的纯SiO2构成（n2），纤芯作为激光振荡的通道。
内包层是抽运光通道，合理设计纤芯和包层的折射率差调整数值孔径(Numerical Aperture)，可以对相关激光波长设计为单模传输。
外包层是由折射率比内包层小的透明软塑材料构成（n3）。
最外层则由硬塑材料包围，构成光纤的保护层。
双包层光纤存在的一个普遍问题是抽运光与掺杂光纤纤芯的有限重叠，这会导致抽运吸收效率降低，因而需要更长的光纤来维持增益，但这会增强非线性效应，引起脉冲展宽。
锥形双包层光纤锥形双包层光纤（T apered-DCF）是使用专门的光纤拉伸工艺形成的双包层光纤，在常规双包层光纤的基础上进一步提高了抽运光的吸收效率，图2是锥形双包层光纤示意图。
图2. 锥形双包层光纤示意图，光纤的其中一头呈锥形其中，控制温度和拉力以沿光纤的长度形成锥度，即纤芯以及内包层和外包层的直径均沿光纤的长度渐变，这使得T-DCF能够吸收更多模式的抽运光，提高了抽运光的利用率。
掺Yb3+双包层光子晶纤激光器
光子晶体概念是1987年美国贝尔通信研究 中心的物理学家和加拿大物理学家分别提 出来的。虽然光子晶体是个新名词，但在 自然界中却早就存在天然的光子晶体结构， 比如蛋白石的表面、蝴蝶的翅膀以及丁虫 的身体表面等。举例一个现象：蝴蝶翅膀 在阳光下成美丽彩色，它正是由于在不同 的方向上，有不同频率的光被散射和透射。
20世纪90年代中期PCF诞生，由于这种光纤具有传统光纤无法 比拟的一系列优异特性，为研制新一代高功率光纤激光器创造 了有利条件。采用PCF的光纤激光器件一般可以分为以下两大 类:一类是利用小模面积PCF的高非线性效应研制的激光器件;另 一类是利用掺稀土元素大模面积PCF（尤其是双包层PCF)研制 的高功率、高光束质量近红外PCF激光器。在同等泵浦条件下， 小模面积PCF比一般光纤更容易产生非线性效应，适合于研制 低阈值、结构紧凑的拉曼光纤激光器和放大器，这样在研制激 光器时不仅可以节约光纤而且可以在很大程度上降低泵浦条件， 这对于激光器的实用化和商业化是十分有利的。另一方面，普 通光纤激光器提高功率往往是以牺牲光束质量为代价的，而在 高功率光子晶体光纤激光器中，大模面积PCF不仅可以提高光 纤激光器中泵浦光的耦合效率，而且在高泵浦功率下还能有效 地减少光纤中的非线性效应，实现高功率、高光束质量的激光 输出，这为高功率光子晶体光纤激光器的发展奠定了坚实的基 础。
二、光子晶体光纤激光器的发展
光纤激光器作为一种新型的光子源，以其阈值低、效率高、光 束质量好、全固化、超紧凑、免水冷等优异性能，在光通信、 光传感、光存储和光信息显示等信息科学领域以及激光美容、 激光医疗、防伪打标、激光排版和材料加工等新兴行业中都有 大规模的应用，已经成为当今激光技术及其应用领域的研究热 点。 20世纪60年代初就发明了第一台光纤激光器，然而受到低损耗 光纤制作工艺和泵浦光源的制约，在长达20多年时间里光纤激 光器的研究进展十分缓慢，一直没能得到实际应用。直到20世 纪80年代后期，由于掺稀土双包层光纤的成功研制，采用包层 泵浦(Clad Pumping)技术使光纤激光器的输出功率提高了几个量 级。目前，由掺Yb3+双包层石英光纤制成的激光器，己经获得 近千瓦的单横模激光输出。但是，由于常规单横模掺杂双包层 光纤的纤芯几何尺寸非常小，不仅限制了激光模体积的增大， 也容易带来各种非线性效应的干扰，使光纤中的激光增益难以 进一步提高。
双包层光纤和大模场光纤
双包层光纤和大模场光纤
双包层光纤和大模场光纤是光通信领域中两种不同类型的光纤结构，它们在传输性能、应用场景等方面有一些区别。
双包层光纤：
1.结构特点：双包层光纤的结构包括两个光学层，通常有一个内核和两个包层。
这种结构使得光信号能够在不同的模场中传输，从而能够实现多模态传输。
2.多模态传输：双包层光纤通常用于多模态传输，可以支持多个传输模态，每个模态在纤芯中以不同的轨道传输光信号。
3.低制导损耗：由于具有多模态传输的特性，双包层光纤在短距离通信系统中表现出色，制导损耗较低。
4.短距离通信：适用于短距离通信，例如局域网（LAN）应用。
大模场光纤：
1.结构特点：大模场光纤的结构设计旨在支持大模场的传输。
它通常具有较大的芯径，使得光信号能够在光纤中传输更广泛的模场。
2.单模态传输：大模场光纤通常用于单模态传输，其中只支持一种模态。
这有助于减小模态失真，提高光信号的传输质量。
3.高带宽：大模场光纤具有较大的带宽，适用于需要传输大量数据的应用。
4.远距离通信：由于其单模态传输和高带宽的特性，大模场光纤通常用于远距离通信，例如长距离传输和光纤通信的骨干网。
在选择双包层光纤或大模场光纤时，需要根据具体的应用需求来进行权衡。
如果是短距离、多模态传输的应用，双包层光纤可能更适用；而对于远距离通信、高带宽需求的场景，大模场光纤可能更为合
适。
双包层光纤的结构及作用
双包层光纤的结构及作用双包层光纤是一种光纤传输的技术，其结构和作用可以在以下几个方面进行描述。
一、结构双包层光纤由三个主要部分组成：光纤芯、内包层和外包层。
光纤芯是光信号传输的核心部分，通常由高纯度的二氧化硅或塑料等材料制成。
内包层是包裹在光纤芯周围的一层材料，通常由折射率较低的材料制成，如氟化聚合物。
外包层是覆盖在内包层外的一层材料，用于保护光纤的结构完整性和机械强度，通常由聚合物或金属材料制成。
二、作用1. 提供光信号传输的通道：光纤芯是光信号传输的通道，通过内包层的折射作用，可以将光信号沿着光纤传输，保持其高速和高质量。
内包层的折射率较低，有效地减少了光信号的反射和损耗，提高了传输效率和质量。
2. 保护光纤芯的结构完整性：外包层起到了保护光纤的作用，可以防止光纤芯受到外界的损坏和干扰。
外包层通常采用耐磨、耐腐蚀和抗拉伸的材料制成，可以有效地保护光纤的结构完整性，延长其使用寿命。
3. 增强光纤的机械强度：外包层不仅可以保护光纤的结构完整性，还可以增强光纤的机械强度。
外包层的材料通常具有较高的强度和韧性，能够承受一定的外部压力和拉力，防止光纤断裂或损坏。
4. 防止光纤芯受到湿气和污染物的侵害：外包层可以起到防潮和防污染的作用，避免光纤芯受到湿气和污染物的侵害。
外包层的材料通常具有良好的密封性和抗腐蚀性，可以阻止湿气和污染物的渗入，保持光纤的传输质量和稳定性。
5. 便于光纤的安装和维护：双包层光纤的结构相对复杂，但也带来了一些便利。
外包层的存在可以使光纤更加坚固和稳定，便于安装和固定在设备或布线系统中。
同时，外包层的存在也使得光纤的维护更加方便，可以通过对外包层的检查和维修来保证光纤的正常运行。
总结起来，双包层光纤通过其特殊的结构，实现了光信号的高效、稳定和可靠传输，同时保护了光纤的结构完整性和机械强度，防止了湿气和污染物的侵害，便于安装和维护。
这使得双包层光纤在通信、数据传输、传感器等领域得到了广泛的应用，并成为了现代信息技术发展的重要基础。
双包层光纤激光器
双包层光纤激光器摘要：高功率双包层光纤激光器是国际上新近发展的一种新型固体激光器件，它具有散热面积大、光束质量好、体积紧凑等优点。
介绍高功率双包层激光器的原理、特点以及发展现状，看了一些光纤激光器在军事上的应用，最后给出了实现高功率单模激光输出的技术方案。
关键词：双包层光纤激光、高功率、激光武器双包层光纤激光定义及原理光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器。
其他设备与一般激光器相同光纤激光器同气体或常规固体激光器相比，因其具有结构简单、散热效果好、转换效率高、低阈值等优点而倍受青睐。
但对于 1 um 左右的波长而言,其典型的纤芯直径小于 10 um,该芯径远小于透镜聚焦后高斯光束的光斑直径。
由于泵浦光是直接耦合进直径低于10 um 的纤芯, 限制了泵浦光的入纤效率, 导致光纤激光器的输出功率较低,限制了其应用范围。
以双包层光纤为基础的包层泵浦技术, 为提高光纤激光器的输出功率提供了解决途径, 改变了光纤激光器只是一种小功率光子器件的历史。
利用该技术, 光纤激光器的转换效率可达50%以上，输出功率可提高几个数量级，且有着接近衍射极限的光束质量和小巧、全固化、低阈值等显著优点。
基本原理为了突破常规光纤激光器对转化效率和输出功率的限制，设计了双包层光纤，其结构如图所示。
双包层光纤是一种具有特殊结构的光纤，它比常规光纤增加了一个内包层( 最早的内包层形状为圆形) ，内包层的横向尺寸和数值孔径均远大于纤芯，且纤芯中掺杂了稀土元素( Yb，Nd，Er，m 等)。
由于内包层包绕在单模纤芯的外围，泵浦光在内包层中反射并多次穿越纤芯被掺杂离子所吸收，从而将泵浦光高效地转换为单模激光。
双包层光纤结构对光纤激光器来说，是一个技术突破。
双包层光纤激光器主要特点：与其他激光系统相比，双包层光纤激光器的优势主要有:1) 结构简单，体积小巧，使用灵活方便。
双包层光纤激光器因光纤本身作为激光介质，谐振腔腔体结构简单，且光纤柔软几乎可弯曲盘绕成任意形状。
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双包层光纤是由掺杂纤芯、内包层、外包层、保护层4部分组成, 纤芯作为激光的波导，掺杂了镱离子，由于内包层包绕在纤芯的外围，耦合入内包层的多模泵浦光在内包层反射时，进入纤芯区域，就被镱离子所吸收，产生粒子数反转，当增益足够强时，就将多模泵浦光高效地转换为单模激光。
双包层掺杂光纤与普通的单模光纤相比, 除了纤芯和内包层之间满足单模光纤条件外, 还有一层低折射率的外包层 ,使两个包层之间形成一个多模光波导层, 外包层的折射率小于内包层的折射率，内包层的折射率小于纤芯的折射率，其横向尺寸和数值孔径均远大于纤芯，这样就可以比较容易地将高功率的多模半导体激光泵浦入光纤，并被限制在内包层中传输，不扩散，有利于保持高功率密度光泵。
针对石英玻璃掺杂稀土离子浓度低的缺点,选择对稀土离子具有较高溶解度的磷酸盐玻璃作为增益介质，大大提高了Yb2O3掺杂浓度。
并通过熔融过程中通入纯氧和CCl4解决除水问题，提高Yb3+荧光寿命。
内包层采用与纤芯同基质的磷酸盐玻璃，确定纤芯数值孔径，通过调节组分严格控制内包层玻璃的折射率。
玻璃折射率与玻璃分子体积和玻璃内阳离子的极化率有关，极化率越大，折射率越大；分子体积越小，折射率越大。
阳离子极化率决定于离子半径及其外电子层结构，原子价相同的阳离子其半径越大，极化率越高,且氧离子与周围阳离子之间的键力越大，则氧离子的外电子被束缚得越牢固,其极化率也越小。
故当阳离子半径增加时不仅其本身极化率上升而且提高了氧离子极化率。
通过改变配方组分可以直接对磷酸盐玻璃的折射率产生影响。
外包层选用自制的磷酸盐玻璃，通过掺入氟化物降低外包层玻璃的折射率，
并掺入B
2O
3
稳定玻璃的网络结构，提高玻璃的热力学性能，以满足光纤拉制要求。
在此基础上采用管棒法拉制双包层磷酸盐光纤。
烧制大块磷酸盐玻璃的具体工艺制度：
大块磷酸盐玻璃采用精密退火制度，在退火温度保温120分钟后，每隔1200分钟温度下降100℃，当退火温度为500℃时，退火制度如下。
退火后得到的大块磷酸盐玻璃
在光纤制作过程中,首先要制出具有与光纤的折射率分布形状相同称为预制棒的原始材料,接着对预制棒的成丝端加热,使其软化,并从一端按一定的速度拉伸,才能制出具有所希望的外径的光纤。
通过管棒法拉制光纤，对光纤折射率分布形状的控制是在制造预制棒时进行的,拉制时只控制外径尺寸。
具体加工方式：
1、将纤芯玻璃加工至圆柱体，抛光外表面，用拉丝塔拉制成直径1.5mm至2.5mm
的纤芯棒。
2、根据纤芯尺寸，将大块磷酸盐包层玻璃利用自动机械车床加工至所需尺寸，
并根据设计的参数进行打孔，以备后续预制棒的套管镶嵌。
3、对内外包层预制棒的表面和内孔进行抛光。
抛光制度为600目粗砂抛30min，
1000目中砂抛30min，2000目细沙抛1h，最后用氧化铈抛光1h至表面光亮无划痕。
4、采用化学浸蚀的方法来改善磷酸盐玻璃表面平整性、去除玻璃表面杂质，提
高用管棒法制备光纤预制棒时纤芯和包层玻璃的表面质量，消除由于机械抛光工艺带来的表面缺陷和表面污染。
9mol/L的盐酸溶液对此磷酸盐玻璃具有最大浸蚀速率，浸蚀 30min后，可消除玻璃表面的划痕，盐酸溶液对玻璃的浸蚀反应使磷酸盐玻璃表面平整。
表面处理后的双包层预制棒烘干后用洁净保鲜膜包裹，置于常温箱中备用。
双包层光纤预制棒
双包层光纤的拉制
将纤芯、内包层、外包层进行套管镶嵌，光纤预制棒的开口端用黏土和水玻璃进行封口处理，端口朝上悬挂在高温拉丝塔上，将预制棒底部缓缓下降至加热炉，用金属贴片封闭预制棒和加热炉之间的空隙。
光纤预制棒下端悬挂重物，当加热至拉丝温度后，重物牵引软后的光纤下坠，达到拉丝的目的。
后去除重物，将光纤固定于卷丝轴，通过卷丝轴的参数调整控制光纤的直径。
按照拉丝塔的标准升温制度将温度上升至500℃后，根据预制棒的软化程度进行手动升温，最终于620℃左右进行拉丝操作。
所采用的高温拉丝塔的最高使用温度为900℃，升温制度如下：
拉丝过程中需要实时根据光纤的尺寸对拉丝塔的参数进行调整。
如光纤尺寸较粗，则需要适当降低预制棒的下放速度，并提高卷丝轴的速度以达到降低光纤直径的目的。
拉丝温度过高或过低都会对光纤拉制产生巨大影响。
若拉制温度过高，则拉丝炉内的预制棒加热部位软化严重，会直径影响光纤直径的控制，严重时可能会因为预制棒熔融脱落而导致拉丝失败；若温度过低，会导致预制棒成丝速率与卷丝机速率不匹配，导致光纤断裂或无法拉丝。
双包层磷酸盐光纤的拉制 双包层磷酸盐光纤。