CN111517637A - 掺稀土多芯光纤、光纤预制棒及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种掺稀土多芯光纤、光纤预制棒及其制备方法和应用，属于光学与激光光电子领域，该光纤的中间纤芯的相对折射率差Δ1在0.12％～0.17％，直径D1为10～20um；中间纤芯周围的其余纤芯的相对折射率差Δ2在0.07％～0.12％，直径D2为12～25um，各纤芯的芯间距相同，其大小L均为16～30um；光纤的内包层为正八边形，其边‑边距在250～400um；光纤的内涂层为低折射率聚合物，其相对折射率差Δ3为‑5％，光纤的外涂层为高折射率涂料，其相对折射率差Δ4为3.5％。本发明光纤对泵浦光具备较高的吸收并且转化为所需波段的信号光，同时获得很高的输出光功率而不产生非线性效应，并且具备优良的光束质量，可以为高功率光纤激光器提供新的途径。
Description
技术领域
本发明属于光学与激光光电子领域，更具体地，涉及一种掺稀土多芯光纤、光纤预制棒及其制备方法和应用。
背景技术
光纤激光器因其高光束质量、高转换效率、良好的散热性能和易于集成等优点在近些年得到迅猛的发展，广泛应用于工业加工、生物医疗以及国防应用等领域，并且其输出功率逐步得到提高，已达到万瓦量级平均功率，但是高功率的激光输出会带来一系列问题，比如功率密度过高导致的非线性效应、光纤损伤以及光束质量劣化，而光纤作为光纤激光器中的关键部件，其包括作为增益介质的有源光纤和作为传输介质的无源光纤，其性能的改进直接关乎这些恶性效应的抑制，通过优化光纤的模场分布可以很大程度上改善非线性效应、规避功率密度过高引发的损伤并且获得良好的光束质量。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种掺稀土多芯光纤、光纤预制棒及其制备方法和应用，其通过在同一玻璃包层中增加掺稀土纤芯的个数来增加模场面积，提高非线性阈值，利于散热，从而提高输出功率，同时，通过将正中间纤芯区别于周围的其余纤芯，并且减小芯间距来增强各个纤芯之间的耦合强度，使得同相位超模得到最大增益，实现模式整形并最终获得近衍射极限的输出，即优异的光束质量，这为高功率光纤激光器的发展提供了新的途径。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种多芯掺稀土光纤预制棒，其特征在于，包括：用于形成中间纤芯的预制棒、形成除中间纤芯外的其余纤芯的预制棒、形成包层的玻璃套管以及用于填充间隙的玻璃丝；
中间纤芯预制棒及其余各纤芯预制棒均由掺稀土的芯区和包层组成；
构成中间纤芯预制棒的纤芯相对折射率差为Δ1，直径为d1，Δ1和d1需要满足的关系为：
构成除中间纤芯预制棒之外的其余各纤芯预制棒的纤芯相对折射率差为Δ2，直径为d2，Δ2和d2需要满足的关系为：
各构成纤芯的预制棒的包层材料均为纯二氧化硅，包层均为六边形，并且边-边距均为l，其中，l和d1、d2之间需要满足的关系为：
中间纤芯预制棒及除中间纤芯外的其余纤芯预制棒均位于玻璃套管内部，所述玻璃套管的材料为纯二氧化硅，内径为ID，其中，ID的大小和围绕中间纤芯的周围纤芯的圈数N之间需要满足的关系为：ID＝(2N-1)×1.1l，N≥2；
所述玻璃套管的外径为八边形，其边-边距大小为OD，其中，OD和ID需要满足的关系为：
优选地，中间纤芯预制棒及除中间纤芯外的其余各纤芯预制棒对称地呈正六边形的排布在用于形成包层的玻璃套管内部。
优选地，由
确定光纤预制棒的中间纤芯的相对折射率差Δ1，由
确定除中间纤芯外的其余各纤芯的相对折射率差Δ2，其中，n1为中间纤芯的折射率，nSi为纯硅折射率，n2为除中间芯外的其余纤芯的折射率。
按照本发明的另一方面，提供了一种掺稀土多芯光纤预制棒的制备方法，包括：
(1)在纯二氧化硅材料的衬管内进行M根掺稀土芯棒的沉积，使得其中M-1根预制棒的纤芯相对折射率差为Δ2，直径为d2，并且Δ2和d2需要满足的关系为：
剩余1根的芯层相对折射率差为Δ1，直径为d1，并且Δ1和d1需要满足的关系为：
(2)将步骤(1)中获得的M根芯棒匹配纯二氧化硅材料的套管融缩成M根实心棒；
(3)将步骤(2)所获得的实心棒打磨成正六边形棒，其边-边距为l，其中，l和d1、d2之间需要满足的关系为：
(4)准备材料为纯二氧化硅的套管，对该套管一端进行延长另一端进行拉锥，并清洗干燥，该套管的内径为ID，其中，ID的大小和围绕中间纤芯的周围纤芯的圈数N之间需要满足的关系为：ID＝(2N-1)×1.1l，N≥2，M＝6N-5；套管的外径为八边形，其边-边距大小为OD，其中，OD和ID需要满足的关系为：
(5)将步骤(3)所获得的正六边形棒每根对半分成两根，对每一根的一端进行延长，另一端拉锥并清洗干燥；
(6)准备纯二氧化硅材料的实心棒，将其拉制成外径可选为0.5mm、1mm及1.5mm中的一种或多种的玻璃丝，并清洗干燥；
(7)将步骤(5)所获得的芯棒从步骤(4)所获得的套管的延长管一端按照正六边形排布，推至套管正中心，将步骤(6)所获得的玻璃丝均匀地填充至间隙处。
优选地，M的数量等于1个中间纤芯预制棒加上除中间纤芯预制棒外的其余纤芯预制棒数量的一半。
按照本发明的另一方面，提供了一种掺稀土多芯光纤，包括：中间纤芯、除中间纤芯外的其余纤芯、包层、内涂层及外涂层；
其中，中间纤芯的相对折射率差Δ1和直径D1需满足的关系为：
除中间芯外的其余各纤芯的相对折射率差均为Δ2和直径D2需要满足的关系为：
各纤芯之间的芯间距相同，均为L，其中L和D1、D2之间需要满足的关系为：
所述包层为正八边形，其边-边距在250～400um，材料为纯二氧化硅；
所述内涂层为低折射率聚合物，其相对折射率差Δ3≤-5％，外径为325～475um，所述外涂层为高折射率涂料，其相对折射率差Δ4≥3.5％，外径为400～550um。
优选地，中间纤芯和除中间纤芯外的其余纤芯对称地呈正六边形的排布在包层内部。
优选地，由
确定光纤的内涂层相对折射率差Δ3，由
确定光纤的外涂层相对折射率差Δ4，其中，n3为内涂层的折射率，nSi为纯硅折射率，n4为内涂层的折射率。
按照本发明的另一方面，提供了一种掺稀土多芯光纤的制备方法，包括：
将由上述任意一项所述的掺稀土多芯光纤预制棒的制备方法制备得到的多芯掺稀土光纤预制棒进行拉丝拉制成玻璃包层边-边距为250～400um的掺稀土多芯光纤，并且相对折射率差Δ3≤-5％的低折射率涂料以形成光纤的内涂层，内涂层外径为325～475um，涂覆相对折射率差Δ4≥3.5％的高折射率涂料以形成光纤的外涂层，外涂层外径为400～550um。
按照本发明的另一方面，提供了一种掺稀土多芯光纤的应用，作为光纤激光器的增益介质。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
本发明通过在同一玻璃包层中增加掺稀土纤芯的个数来增加传输功率，同时设计合理的纤芯间距可以使得各纤芯输出的激光由于耦合作用而获得同相位超模输出，同时具有极大的模场面积，并且具备非常优良的光束质量。
附图说明
图1是本发明实施例1的掺稀土多芯光纤预制棒示意图；
图2是本发明实施例1的掺稀土多芯光纤的截面示意图；
图3(a)是本发明实施例1的掺稀土多芯光纤的同相位超模远场分布图；
图3(b)是本发明实施例1的同相位超模在光纤径向上的强度分布图；
图4(a)是本发明实施例1的掺稀土多芯光纤的反相位超模远场分布图；
图4(b)是本发明实施例1的反相位超模在光纤径向上的强度分布图；
图5是本发明实施例2的掺稀土多芯光纤预制棒示意图；
图6是本发明实施例2的掺稀土多芯光纤的截面示意图；
图7(a)是本发明实施例1的掺稀土多芯光纤的同相位超模远场分布图；
图7(b)是本发明实施例1的同相位超模在光纤径向上的强度分布图；
图8(a)是本发明实施例1的掺稀土多芯光纤的反相位超模远场分布图；
图8(b)是本发明实施例1的反相位超模在光纤径向上的强度分布图；
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1为掺稀土光纤预制棒用于形成中间纤芯的预制棒，2为用于形成除中间纤芯外其余纤芯的预制棒，3为用于填充间隙的玻璃丝，4为形成包层的玻璃套管，21为掺稀土多芯光纤的中间纤芯，22为除中间纤芯外的其余纤芯，23为包层，24为内涂层，25为外涂层。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
第一方面，本发明实施例提供了一种多芯掺稀土光纤预制棒，包括用于形成中间纤芯的预制棒、形成除中间纤芯外的其余纤芯的预制棒、形成包层的玻璃套管以及用于填充间隙的玻璃丝；
中间纤芯的预制棒及其余各纤芯的预制棒均由掺稀土的芯区和纯二氧化硅的包层组成，且芯区为对称的圆形，包层为正六边形；
构成中间纤芯的预制棒的纤芯相对折射率差Δ1，直径为d1，Δ1和d1需要满足的关系为：
构成除中间纤芯预制棒之外的其余各纤芯预制棒的纤芯相对折射率差为Δ2，直径为d2，Δ2和d2需要满足的关系为：
各构成纤芯的预制棒的包层材料均为纯二氧化硅，包层均为六边形，并且包层六边形边-边距均为l，其中，l和d1、d2之间需要满足的关系为：
中间纤芯预制棒及除中间纤芯外的其余纤芯预制棒均位于玻璃套管内部，所述玻璃套管的材料为纯二氧化硅，内径为ID，其中，ID的大小和围绕中间纤芯的周围纤芯的圈数N之间需要满足的关系为：ID＝(2N-1)×1.1l，N≥2；
玻璃套管的外径为八边形，其边-边距大小为OD，其中，OD和ID需要满足的关系为：
其中，用于填充间隙的玻璃丝，其外径可选为0.5mm、1mm及1.5mm中的一种或多种组合。
其中，中间纤芯预制棒及除中间纤芯外的其余纤芯预制棒对称地呈正六边形的排布在用于形成包层的玻璃套管内部。
其中，光纤预制棒的中间纤芯的相对折射率差Δ1按照如下方法计算：
其中，n1为中间纤芯的折射率，nSi为纯硅折射率。
除中间纤芯外的其余纤芯的相对折射率差Δ2均按照如下方法计算：
其中，n2为除中间芯外的其余纤芯的折射率，nSi为纯硅折射率。
第二方面，本发明实施例提供了一种掺稀土多芯光纤预制棒的制备方法，包括以下步骤：
(1)在纯二氧化硅材料的衬管内进行M根掺稀土芯棒的沉积，使得其中M-1根预制棒的纤芯相对折射率差为Δ2，直径为d2，并且Δ2和d2需要满足的关系为：
剩余1根的芯层相对折射率差为Δ1，直径为d1，并且Δ1和d1需要满足的关系为：
(2)将步骤(1)中获得的M根芯棒匹配纯二氧化硅材料的套管融缩成M根实心棒；
(3)将步骤(2)所获得的实心棒打磨成正六边形棒，其边-边距为l，其中，l和d1、d2之间需要满足的关系为：
(4)准备材料为纯二氧化硅的套管，对该套管一端进行延长另一端进行拉锥，并清洗干燥，其中，该套管的内径为ID，ID的大小和围绕中间纤芯的周围纤芯的圈数N之间需要满足的关系为：ID＝(2N-1)×1.1l，N≥2，M＝6N-5；套管的外径为八边形，其边-边距大小为OD，OD和ID需要满足的关系为：
(5)将步骤(3)所获得的正六边形棒每根对半分成两根，对每一根的一端进行延长，另一端拉锥并清洗干燥；
(6)准备纯二氧化硅材料的实心棒，将其拉制成玻璃丝，并清洗干燥；
其中，用于填充间隙的玻璃丝，其外径可选为0.5mm、1mm及1.5mm中的一种或多种的玻璃丝。
(7)将步骤(5)所获得的芯棒从步骤(4)所获得的套管的延长管一端按照正六边形排布，推至套管正中心，将步骤(6)所获得的玻璃丝均匀地填充至间隙处。
在本发明实施例中，可以使用MCVD在纯二氧化硅材料的衬管内进行M根掺稀土芯棒的沉积；可以在水平融缩车床上将步骤(1)中获得的M根芯棒匹配纯二氧化硅材料的套管融缩成M根实心棒。
在本发明实施例中，M的数量等于1个中间纤芯预制棒加上除中间纤芯预制棒外的其余纤芯预制棒数量的一半。
第三方面，本发明实施例提供了一种掺稀土多芯光纤，包括中间纤芯、除中间纤芯外的其余纤芯、包层、内涂层及外涂层；
其中，中间纤芯的相对折射率差Δ1和直径D1需满足的关系为：
除中间芯外的其余各纤芯的相对折射率差均为Δ2和直径D2需要满足的关系为：
各纤芯之间的芯间距相同，均为L，其中L和D1、D2之间需要满足的关系为：
包层为正八边形，其边-边距在250～400um，材料为纯二氧化硅；
内涂层为低折射率聚合物，其相对折射率差Δ3≤-5％，外径为325～475um，外涂层为高折射率涂料，其相对折射率差Δ4≥3.5％，外径为400～550um。
其中，光纤中的中间纤芯和除中间纤芯外的其余纤芯对称地呈正六边形的排布在包层内部。
其中，光纤的内涂层相对折射率差Δ3按照如下方法计算：
其中，n3为内涂层的折射率，nSi为纯硅折射率。
光纤的外涂层相对折射率差Δ4按照如下方法计算：
其中，n4为内涂层的折射率，nSi为纯硅折射率。
第四方面，本发明实施例提供了一种掺稀土多芯光纤的制备方法，包括：
将得到的多芯掺稀土光纤预制棒放入拉丝炉中拉制成玻璃包层边-边距为250～400um的掺稀土多芯光纤，并且相对折射率差Δ3≤-5％的低折射率涂料以形成光纤的内涂层，内涂层外径为325～475um，涂覆相对折射率差Δ4≥3.5％的高折射率涂料以形成光纤的外涂层，外涂层外径为400～550um。
第五方面，本发明实施例提供了一种掺稀土多芯光纤的应用，作为光纤激光器的增益介质。
下面分多个实施例对本发明实施例进行进一步的说明。本发明实施例不限定于以下的具体实施例。在不变主权利的范围内，可以适当的进行变更实施。
实施例1
一种掺稀土多芯光纤预制棒，如图1所示，包括用于形成纤芯的预制棒1，用于形成除中间纤芯外其余纤芯的预制棒2，用于形成包层的玻璃套管3，用于填充间隙的玻璃丝4；其中，用于形成纤芯的预制棒共7根，每根均由掺Yb的芯区和纯二氧化硅的包层组成，构成中间纤芯的预制棒的纤芯相对折射率差Δ1在0.12％，直径在2.5mm，包层的材料为纯二氧化硅，形状为正六边形，其边-边距为3.6mm；构成周围6个纤芯的预制棒的纤芯相对折射率差Δ2在0.07％，直径在3mm，包层的材料为纯二氧化硅，形状为正六边形，其边-边距为3.6mm；
用于形成包层的玻璃套管，其材料为纯二氧化硅，内径为12mm，外径为八边形，边-边距为50mm；
用于填充间隙的玻璃丝，其外径为0.5mm、1mm、1.5mm；
上述用于形成掺稀土纤芯的7根预制棒对称地呈正六边形的排布在用于形成包层的外玻璃套管内部。
上述光纤预制棒按照如下方法制备：
(1)使用MCVD在纯二氧化硅材料的衬管内进行4根掺稀土芯棒的沉积，使得其中3根的芯层相对折射率差Δ2为0.07％，芯层直径为3mm；其中1根的芯层相对折射率差Δ1为0.12％，芯层直径为2.5mm；
(2)将步骤(1)中获得的4根芯棒匹配纯二氧化硅材料的套管在水平车床上融缩成4根实心棒；
(3)将步骤(2)所获得的实心棒打磨成正六边形棒，其边-边距为3.6mm；
(4)准备纯二氧化硅的套管，其内径为12mm，外径为八边形，边-边距为50mm，对其一端进行延长另一端进行拉锥，并清洗干燥；
(5)将步骤(3)所获得的正六边形棒每根对半分切成两根，对每一根的一端进行延长，另一端拉锥并清洗干燥；
(6)准备纯二氧化硅材料的实心棒，将其拉制成外径0.5mm、1mm和2mm的玻璃丝，并清洗干燥；
(7)将步骤(5)所获得的芯棒从步骤(4)所获得的套管的延长管一端按照正六边形排布推至套管正中心，将步骤(6)所获得的玻璃丝均匀地填充至间隙处。
将图1所示的预制棒放入拉丝炉中拉制成玻璃包层边-边距为250um的掺稀土多芯光纤，并且相对折射率差Δ3为-5％的低折射率涂料以形成光纤的内涂层，外径为325um，涂覆相对折射率差Δ4为3.5％的高折射率涂料以形成光纤的外涂层，外径为400um。
上述方法制得的掺稀土多芯光纤，截面如图2所示，包括中间纤芯21，除中间纤芯外的其余纤芯22，包层23，内涂层24，外涂层25；其中7个纤芯的正中间纤芯的相对折射率差Δ1在0.12％，直径12um；7个纤芯的周围6个纤芯的相对折射率差Δ2在0.07％，直径14um，7个纤芯的芯间距均为18um；
该光纤的内包层为正八边形，边-边距在250um，材料为纯二氧化硅；
该光纤的内涂层为低折射率聚合物，其相对折射率差Δ3为-5％，外径为325um，该光纤的外涂层为高折射率涂料，其相对折射率差Δ4为3.5％，外径为400um。
上述光纤的同相位超模远场分布如图3(a)所示，同相位超模在光纤径向上的强度分布如图3(b)所示；反相位超模远场分布如图4(a)所示，反相位超模在光纤径向上的强度分布如图4(b)所示。在1080nm波长最终获得同相位超模输出，反相位超模近乎截止(光场泄漏致包层)，理论计算得到同相位超模在1080nm波长的M2为1.33，模场面积达到283.5um2，而与中间芯同样大小的芯径和数值孔径的普通单芯光纤的模场面积只有122.7um2，即模场面积增加了57％。
实施例2
一种掺稀土多芯光纤预制棒，如图5所示，包括用于形成中间纤芯的预制棒1，形成除中间纤芯外的其余纤芯的预制棒2，用于填充间隙的玻璃丝3，用于形成包层的玻璃套管4；其中用于形成纤芯的预制棒共19根，每根均由掺Tm的芯区和纯二氧化硅的包层组成，构成中间纤芯的预制棒的纤芯相对折射率差Δ1在0.13％，直径在4mm，包层的材料为纯二氧化硅，形状为正六边形，其边-边距为6mm；构成周围18个纤芯的预制棒的纤芯相对折射率差Δ2在0.085％，直径为4mm，包层的材料为纯二氧化硅，形状为正六边形，其边-边距为6mm；
用于形成包层的玻璃套管，其材料为纯二氧化硅，内径为30mm，外径为八边形，边-边距为80mm；
用于填充间隙的玻璃丝，其外径为0.5mm、1mm及1.5mm；
上述用于形成掺稀土纤芯的19根预制棒对称地呈正六边形的排布在用于形成包层的外玻璃套管内部。
上述光纤预制棒按照如下方法制备：
(1)使用MCVD在纯二氧化硅材料的衬管内进行10根掺稀土芯棒的沉积，使得其中9根的芯层相对折射率差Δ2为0.085％，芯层直径为5mm；其中1根的芯层相对折射率差Δ1为0.13％，芯层直径为4mm；
(2)将步骤(1)中获得的10根芯棒匹配纯二氧化硅材料的套管在水平车床上融缩成10根实心棒；
(3)将步骤(2)所获得的实心棒打磨成正六边形棒，其边-边距为6mm；
(4)准备纯二氧化硅的套管，其内径为30mm，外径为八边形，边-边距为80mm，对其一端进行延长另一端进行拉锥，并清洗干燥；
(5)将步骤(3)所获得的正六边形棒每根对半分切成两根，对每一根的一端进行延长，另一端拉锥并清洗干燥；
(6)准备纯二氧化硅材料的实心棒，将其拉制成外径0.5mm、1mm、2mm的玻璃丝，并清洗干燥；
(7)将步骤(5)所获得的芯棒从步骤(4)所获得的套管的延长管一端按照正六边形排布推至套管正中心，将步骤(6)所获得的玻璃丝均匀地填充至间隙处。
将图5所示的预制棒放入拉丝炉中拉制成玻璃包层边-边距为400um的掺稀土多芯光纤，并且相对折射率差Δ3为-5％的低折射率涂料以形成光纤的内涂层，外径为475um，涂覆相对折射率差Δ4为3.5％的高折射率涂料以形成光纤的外涂层，外径为550um。
上述方法制得的掺稀土多芯光纤，截面如图6所示，包括中间纤芯21，除中间纤芯外的其余纤芯22，包层23，内涂层24，外涂层25；其中，19个纤芯的正中间纤芯的相对折射率差Δ1在0.13％，直径20um；19个纤芯的周围18个纤芯的相对折射率差Δ2在0.085％，直径25um，19个纤芯的芯间距均为30um；
上述光纤的内包层为正八边形，边-边距在400um，材料为纯二氧化硅；
上述光纤的内涂层为低折射率聚合物，其相对折射率差Δ3为-5％，外径为475um，上述光纤的外涂层为高折射率涂料，其相对折射率差Δ4为3.5％，外径为550um。
上述光纤的同相位超模远场分布如图7(a)所示，同相位超模在光纤径向上的强度分布如图7(b)所示；反相位超模远场分布如图8(a)所示，反相位超模在光纤径向上的强度分布如图8(b)所示。在2000nm波长最终获得同相位超模输出，反相位超模近乎截止(光场泄露至包层)，理论计算得到同相位超模在2000nm波长的M2为1.26，模场面积达到467.4um2，而与中间芯同样大小的芯径和数值孔径的普通单芯光纤的模场面积只有346.3um2，即模场面积增加了26％。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多芯掺稀土光纤预制棒，其特征在于，包括：用于形成中间纤芯的预制棒、形成除中间纤芯外的其余纤芯的预制棒、形成包层的玻璃套管以及用于填充间隙的玻璃丝；
中间纤芯预制棒及其余各纤芯预制棒均由掺稀土的芯区和包层组成，且各芯区均为对称的圆形，各包层均为正六边形；
构成中间纤芯预制棒的纤芯相对折射率差为Δ1，直径为d1，Δ1和d1需要满足的关系为：
构成除中间纤芯预制棒之外的其余各纤芯预制棒的纤芯相对折射率差为Δ2，直径为d2，Δ2和d2需要满足的关系为：
各构成纤芯的预制棒的包层材料均为纯二氧化硅，并且包层六边形边-边距均为l，其中，l和d1、d2之间需要满足的关系为：
中间纤芯预制棒及除中间纤芯外的其余纤芯预制棒均位于玻璃套管内部，所述玻璃套管的材料为纯二氧化硅，内径为ID，其中，ID的大小和围绕中间纤芯的周围纤芯的圈数N之间需要满足的关系为：ID＝(2N-1)×1.1l，N≥2；
所述玻璃套管的外径为八边形，其边-边距大小为OD，其中，OD和ID需要满足的关系为：
2.根据权利要求1所述的多芯掺稀土光纤预制棒，其特征在于，中间纤芯预制棒及除中间纤芯外的其余各纤芯预制棒对称地呈正六边形的排布在用于形成包层的玻璃套管内部。
3.根据权利要求1或2所述的多芯掺稀土光纤预制棒，其特征在于，由
确定光纤预制棒的中间纤芯的相对折射率差Δ1，由
确定除中间纤芯外的其余各纤芯的相对折射率差Δ2，其中，n1为中间纤芯的折射率，nSi为纯硅折射率，n2为除中间芯外的其余纤芯的折射率。
4.一种掺稀土多芯光纤预制棒的制备方法，其特征在于，包括：
(1)在纯二氧化硅材料的衬管内进行M根掺稀土芯棒的沉积，使得其中M-1根预制棒的纤芯相对折射率差为Δ2，直径为d2，并且Δ2和d2需要满足的关系为：
剩余1根的芯层相对折射率差为Δ1，直径为d1，并且Δ1和d1需要满足的关系为：
(2)将步骤(1)中获得的M根芯棒匹配纯二氧化硅材料的套管融缩成M根实心棒；
(3)将步骤(2)所获得的实心棒打磨成正六边形棒，其边-边距为l，其中，l和d1、d2之间需要满足的关系为：
(4)准备材料为纯二氧化硅的套管，对该套管一端进行延长另一端进行拉锥，并清洗干燥，其中，该套管的内径为ID，ID的大小和围绕中间纤芯的周围纤芯的圈数N之间需要满足的关系为：ID＝(2N-1)×1.1l，N≥2，M＝6N-5；套管的外径为八边形，其边-边距大小为OD，OD和ID需要满足的关系为：
(5)将步骤(3)所获得的正六边形棒每根对半分成两根，对每一根的一端进行延长，另一端拉锥并清洗干燥；
(6)准备纯二氧化硅材料的实心棒，将其拉制成玻璃丝，并清洗干燥；
(7)将步骤(5)所获得的芯棒从步骤(4)所获得的套管的延长管一端按照正六边形排布，推至套管正中心，将步骤(6)所获得的玻璃丝均匀地填充至间隙处。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，M的数量等于1个中间纤芯预制棒加上除中间纤芯预制棒外的其余纤芯预制棒数量的一半。
6.一种掺稀土多芯光纤，其特征在于，包括：中间纤芯、除中间纤芯外的其余纤芯、包层、内涂层及外涂层；
其中，中间纤芯的相对折射率差Δ1和直径D1需满足的关系为：
除中间芯外的其余各纤芯的相对折射率差均为Δ2和直径D2需要满足的关系为：
各纤芯之间的芯间距相同，均为L，其中L和D1、D2之间需要满足的关系为：
所述包层为正八边形，其边-边距在250～400um，材料为纯二氧化硅；
所述内涂层为低折射率聚合物，其相对折射率差Δ3≤-5％，外径为325～475um，所述外涂层为高折射率涂料，其相对折射率差Δ4≥3.5％，外径为400～550um。
7.根据权利要求6所述的掺稀土多芯光纤，其特征在于，中间纤芯和除中间纤芯外的其余纤芯对称地呈正六边形的排布在包层内部。
8.根据权利要求6或7所述的掺稀土多芯光纤，其特征在于，由
确定光纤的内涂层相对折射率差Δ3，由
确定光纤的外涂层相对折射率差A4，其中，n3为内涂层的折射率，nSi为纯硅折射率，n4为内涂层的折射率。
9.一种掺稀土多芯光纤的制备方法，其特征在于，包括：
将由权利要求4或5所述的掺稀土多芯光纤预制棒的制备方法制备得到的多芯掺稀土光纤预制棒进行拉丝拉制成玻璃包层边-边距为250～400um的掺稀土多芯光纤，并且相对折射率差Δ3≤-5％的低折射率涂料以形成光纤的内涂层，内涂层外径为325～475um，涂覆相对折射率差Δ4≥3.5％的高折射率涂料以形成光纤的外涂层，外涂层外径为400～550um。
10.一种掺稀土多芯光纤的应用，其特征在于，作为光纤激光器的增益介质。
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