СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАГОТОВКИ, ЗАГОТОВКА, ОПТИЧЕСКОЕ ВОЛОКНО И УСИЛИТЕЛЬ

1. Способ изготовления заготовки (1), которую можно использовать для изготовления активного оптического волокна (8), которое содержит, по меньшей мере, одну сердцевину, соответствующую указанной заготовке (1), содержащий этапы, на которых:
2
2
подготавливают в начальной технологической стадии кварцевую трубку (11) и смесь SiO-А/А, включающую частицы SiO (51) и частицы А/А (усиления/ослабления) (52),
закрепляют кварцевую трубку (11), которая содержит внутреннее пространство (12), которое ограничено в нижнем конце кварцевой трубки (11) замыкающим средством (13);
2
засыпают смесь SiO-A/A (51, 52, 58) во внутреннее пространство (12) кварцевой трубки (11);
предпочтительно, присоединяют соединительное устройство (3) к верхнему концу первичной кварцевой трубки (11) и создают пониженное давление внутри внутреннего пространства (12); и
2
нагревают, по меньшей мере, нижнюю часть необработанной заготовки (1), чтобы сплавить кварцевую трубку (11) и смесь SiO-А/А (51, 52, 58).
2
2. Способ изготовления заготовки (1) по п.1, содержащий этапы, на которых производят плавление кварцевой трубки (11) и смеси SiO-A/A (51, 52, 58) либо по всей длине, либо только частично, одновременно вытягивают удлиненные элементы, такие как вытянутые первичные заготовки или волокна.
2
x
x
x
x
3. Способ изготовления заготовки по п.1 или 2, содержащий этапы, на которых в начальной технологической стадии, смешивают порошок частиц SiO (51), частиц А/А (52) и, предпочтительно, частиц добавки (56) для улучшения растворимости, такой как оксид алюминия AlO, хлорид алюминия AlCl, германий Ge или фосфор Р.
2
4. Способ изготовления заготовки (1) по п.3, содержащий этапы, на которых отбирают частицы SiO (51), частицы А/А (52) и, предпочтительно, частицы добавки (56) для улучшения растворимости, которые имеют, по меньшей мере, приблизительно одинаковый размер.
5. Способ изготовления заготовки (1) по п.3, содержащий этапы, на которых применяют частицы А/А (52), которые содержат
3
3
a) по меньшей мере, один компонент из следующих ниже редкоземельных элементов (Р3) частиц, выбранных из группы неодима, европия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, Р3 оксидов (Р3-О) или Р3 хлоридов Р3-Cl, для получения лазерной активности в одной или нескольких областях длин волн; или
b) по меньшей мере, один из следующих ниже металлов Fe, Ni, Со, Cr, Cu, Mn, Ti и V, для получения требуемого ослабления.
6. Способ изготовления заготовки (1) легированной А/А по п.5, которая представляет собой сплошную или полую заготовку, такую как стеклянная трубка (11d) легированная А/А, содержащий этапы, на которых в начальной технологической стадии
2
a) предоставляют частицы SiO (51) в форме ультрадисперсного порошка, предпочтительно, с диаметром зерна в диапазоне от 10 нм до 1 мкм;
3
b) предоставляют частицы А/А (52), предпочтительно, с диаметром частиц в диапазоне от 10 нм до 1 мкм, таких как соединения хлоридов (Р3-Cl);
c) предпочтительно, предоставляют добавку для улучшения растворимости, такую как соединения хлоридов;
d) предоставляют жидкость (55), такую как вода, метанол, этанол или спирт;
2
1
e) перемешивают ультрадисперсный SiO (51), частицы А/А (52), предпочтительно, Al-частицы (56)и жидкость (55), для получения суспензии (58);
1
f) сушат суспензию (58), предпочтительно, при температуре в диапазоне от 80 до 120°C; и
2
2
g) применяют механическое воздействие на высушенную суспензию (58) для получения измельченной SiO-A/A смеси (58), которую затем засыпают во внутреннее пространство (12) кварцевой трубки (11) или используют для изготовления полой заготовки, такой как кварцевая трубка (11).
2
2
7. Способ изготовления заготовки (1) по п.6, содержащий этапы, на которых добавляют ультрадисперсный SiO (51) к жидкости (55) и затем добавляют частицы А/А (52), для получения суспензии, или добавляют частицы А/А (52) к жидкости (55) и затем смешивают жидкость (55) с ультрадисперсным SiO (51), для получения суспензии.
2
8. Способ изготовления заготовки (1) по п.6, содержащий этапы, на которых предоставляют SiO-А/А смесь (58), содержащую примерно
2
от 80 до 98% по атомной массе, предпочтительно, 84%, частиц SiO (51);
от 0,5 до 2,5% по атомной массе, предпочтительно, 2%, частиц А/А (52); и
от 1,5 до 7,5% по атомной массе частиц добавки для улучшения растворимости (56), предпочтительно, частиц добавки для улучшения растворимости в семь раз больше, чем частиц А/А.
9. Способ изготовления заготовки (1) по п.6, содержащий этапы, на которых предоставляют на литр жидкости (55)
2
от 50 до 150 г, предпочтительно, 100 г ультрадисперсного SiO;
от 0,025 до 0,1, предпочтительно 0,05 моль А/А-хлорида; и
от 0,075 до 0,5, предпочтительно 0,2 моль Al-хлорида.
10. Способ изготовления заготовки (1) по п.6, содержащий этапы, на которых
a) применяют в нижнем конце кварцевой трубки (11) замыкающее средство (13), которое состоит из пористого материала, такого как пористое стекло;
2
b) засыпают SiO-А/А смесь (58) во внутреннее пространство (12) кварцевой трубки (11);
2
2
2
2
c) вводят поток газа, такого как кислород O, гелий Не, хлор Cl или фтор F через первое замыкающее средство (13) и через SiO-A/A смесь (58), содержащуюся в кварцевой трубке (11), и нагревания кварцевой трубки (11), чтобы очистить и прокалить SiO-A/A смесь (58) при температуре ниже уровня стеклования; и
2
d) нагревают при температуре выше уровня стеклования, по меньшей мере, нижнюю часть необработанной заготовки (1), чтобы сплавить кварцевую трубку (11) и SiO-A/A смесь (58).
2
11. Способ изготовления заготовки (1') по п.1, содержащий этапы, на которых шлифуют поверхность заготовки (1) для того, чтобы, по меньшей мере, частично удалить материал кварцевой трубки (11), таким образом, оставляя заготовку (1'), которая состоит из остеклованной SiO-A/A смеси (58).
12. Способ изготовления вторичной заготовки (10), по меньшей мере, из одной первичной заготовки (1, 1'), изготовленной в соответствии со способом по одному из пп.1-11,
содержащий этапы, на которых
вводят, по меньшей мере, одну первичную заготовку (1, 1'), имеющую внешнюю поверхность, во вторичную кварцевую трубку (111), имеющую внутреннюю поверхность, где внешняя поверхность и внутренняя поверхность определяют второе внутренне пространство (112), ограниченное в нижнем конце вторичной кварцевой трубки (111) вторым замыкающим средством (113);
закрепляют первичную заготовку (1, 1') по существу в продольно коаксиальной взаимосвязи с вторичной кварцевой трубкой (111);
2
2
2
5
2
3
2
3
засыпают вторичные кварцевые частицы (510) или указанную SiO-A/A смесь (58), предпочтительно, включающие легирующие добавки, такие как GeO, PO, AlO, BO, выбранные, для получения требуемого показателя преломления, во второе внутреннее пространство (112);
ограничивают второе внутреннее пространство (112) в верхнем конце вторичной кварцевой трубки (111) вторым замыкающим средством (30);
создают пониженное давление внутри второго внутреннего пространства (112); и
2
нагревают при температуре выше уровня стеклования, по меньшей мере, нижнюю часть необработанной вторичной заготовки (10), чтобы сплавить вторичную кварцевую трубку (11) и вторичные кварцевые частицы (510) или SiO-A/A смесь (58).
13. Способ изготовления вторичной заготовки (1, 10, 100) по п.12, содержащий этапы, на которых используют, по меньшей мере, одну кварцевую трубку (11, 111), которая была легирована А/А частицами (52), для изготовления первичной и/или вторичной заготовки (1, 100), и/или содержащий этапы, на которых используют различные А/А легирующие добавки для индивидуальных первичных заготовок (1) и/или кварцевых изолирующих трубок (11d).
14. Способ изготовления вторичной заготовки (10) п.12, содержащий этапы, на которых подготавливают, по меньшей мере, один структурный элемент (121; 122; 122') в области (120) оболочки заготовки (10), который предназначен для поддержки передачи сигналов накачки в сердцевину (81) оптического волокна (8), вытянутого из заготовки (10), причем структурный элемент (121; 122; 122') состоит из полости или материала, который, предпочтительно, отличается от остающегося материала оболочки, принимая во внимание показатель преломления и/или введенную Р3-легирующую добавку.
15. Способ изготовления вторичной заготовки (10) по п.14, содержащий этапы, на которых
a) подготавливают, по меньшей мере, один сплошной или полый структурный элемент (121) с плоской или искривленной поверхностью, ориентированной по направлению к области сердцевины (1; 1') заготовки (10); или
b) подготавливают один сплошной или полый структурный элемент (122; 122'), предпочтительно, с диаметром составляющим, по меньшей мере, 1/10 диаметра заготовки (10), предпочтительно, расположенный на расстоянии 1/10 диаметра заготовки (10) от области (1; 1') сердцевины заготовки (10); или
c) подготавливают два или более сплошных или полых структурных элементов (122; 122'), предпочтительно, с диаметром составляющим, по меньшей мере, 1/10 диаметра заготовки (10), произвольным образом распределенных, предпочтительно, в периферийной зоне области оболочки заготовки (10).
2
16. Способ изготовления вторичной заготовки (10) по п.12, содержащий этапы, на которых вводят вспомогательные кварцевые трубки (11x) или вспомогательные удаляемые стержни (101; 101r), располагаемые, по меньшей мере, по существу, в двухмерной периодической структуре или произвольным образом распределенные, во вторичную кварцевую трубку (111), перед тем как SiO-A/A-смесь (58) или вторичные кварцевые частицы (510) засыпают во вторичное внутреннее пространство (112).
17. Первичная, вторичная или более высокого порядка заготовка (1, 10, 100), изготовленная способом по п.12.
18. Активное оптическое волокно (8), обычное оптическое волокно, вытянутое из заготовки (1, 10, 100), изготовленной способом по п.12.
19. Активное оптическое волокно (8) по п.18, в котором, по меньшей мере, один волоконный элемент (811х), относящийся к вспомогательному элементу, такому как вспомогательная кварцевая трубка (11х) или вспомогательный кварцевый стержень (15), вторичной заготовки (10, 100), выполненный с возможностью получения и направления сигнала накачки.
20. Активное оптическое волокно (8) по п.18 или 19, в котором, по меньшей мере, один волоконный элемент (811х), относящийся к трубчатому элементу (11x, 11d) вторичной заготовки (10, 100), предпочтительно к вспомогательной трубке, заполнен газом.
21. Оптический усилитель (600, 601) с положительным или отрицательным коэффициентом усиления, содержащий, по меньшей мере, одну секцию оптического волокна (8) по одному из п.п.18, 19 или 20.
22. Оптический усилитель (600, 601) по п.21, в котором блок источника обеспечивает сигнал накачки посредством волокна, предпочтительно, полученного из вспомогательной трубки (11x) или кварцевой болванки (15) вторичной заготовки (10, 100), или непосредственно в периферическую область оболочки (82) активного оптического волокна (8), которое, предпочтительно, содержит, по меньшей мере, одно продольное отверстие с плоским ребром (821), или множество, предпочтительно, пять произвольным образом распределенных продольных отверстий (822).