添加有镱的光纤、光纤激光器和光纤放大器

摘要

本发明的添加有镱的光纤具备至少含有镱、铝和磷的芯和包围该芯的包层，上述芯中的上述铝的氧化铝换算浓度为0.2摩尔％以上，上述芯中的上述磷的五氧化二磷换算浓度比上述氧化铝换算浓度高，并且上述芯不含有锗或者以二氧化锗换算计含有小于1.1摩尔％的锗。

说明书

技术领域

本发明涉及光暗化(photodarkening)受到抑制的添加有镱的光纤以及具有该光纤的光纤激光器和光纤放大器。

本申请以2008年8月4日在日本申请的特愿2008-201171号和2009年2月19日申请的PCT/JP2009/052906号为基础要求优先权，将它们的内容援用于此。

背景技术

在具有轴对称的波导结构的光纤的芯和/或包层中添加了稀土类元素等的光放大用光纤，已作为光纤放大器、光纤激光器等光活性介质使用。特别是作为稀土类元素含有镱(Yb)的添加有Yb的光纤，能够得到光束品质好的高功率输出光。该输出光的振荡波长与现有的作为高输出激光器之一的Nd-YAG大致相同，为1μm附近。因此，期待作为焊接、标记、切割等材料加工用途的高输出光源用激光器介质的实用化。

图12是例示现有的添加有Yb的光纤的径向的截面和折射率分布的图。

其中所示的添加有Yb的光纤110是单包层光纤，在芯111的外周上设置包层112，在该包层112的外周上设置有保护被覆层113。对于添加有Yb的光纤110，为了将波导的光封闭，芯111的折射率比包层112的折射率高。为了提高芯111的折射率，通常在芯111中添加锗(Ge)、铝(Al)、磷(P)等提高折射率的掺杂剂。还在芯111中添加Yb作为具有光放大作用的掺杂剂。Yb通常以在芯111中形成大致均匀的浓度分布的方式进行添加，但可以存在浓度分布，还可以添加在包层112的一部分中。

通过使激发光入射到这样的添加有Yb的光纤，使信号光入射或者使用光纤布拉格光栅等组成空腔，从而得到高功率的信号光。

通常，使用添加有Yb的光纤作为光纤激光器、光纤放大器的光放大介质时，为了利用可进行限定模激励并且冷却效率高的光纤型光放大介质的优点，多在实质上为单模条件下使用添加有Yb的光纤。

用于实质上使其单模传播的光波导路的条件由芯的折射率和芯径(换言之，芯的径向的折射率分布)、卷绕径等条件决定。此时，芯的折射率低或者芯径小变得必要。

另一方面，如果考虑作为光放大介质的性能，希望能够输出更高功率的光。即，可在光纤中传播高功率的光是更好的放大用光纤的条件。但是，使光量同等的光入射到芯径小的光纤中时与入射到芯径大的光纤中时相比，前者的光的传送截面积(模场径)比后者的小，因此传播过芯的光的功率密度提高。其结果容易诱发光引起的芯玻璃的损伤、光学非线形现象。或者光传送时的放大功率受到限制。因此，从这样的观点出发，希望芯径大。由以上可知，为了使芯径大，并且使其单模传播，必须使芯的折射率低。

使光纤放大器、光纤激光器的特性恶化的要因之一，有由传播过光纤中的激发光、信号光产生的光纤的损失增加(光暗化)(参照非专利文献1和2)。由于该损失增加，作为光放大介质的添加有稀土类的光纤的光放大效率逐渐地降低。其结果是，光纤放大器、光纤激光器随着时间经过，输出功率降低，寿命缩短。

因此，目前为止公开了各种用于抑制光暗化的方法。

例如，在非专利文献1中，公开了通过应用被称为DND(DirectNanoparticle Deposition)的特殊的制造方法，来抑制光暗化。

此外，在非专利文献2中，公开了通过在制造光纤时以高浓度添加铝，从而抑制光暗化。

此外，在专利文献1中，公开了通过在光纤中添加氢来抑制光暗化。

专利文献1：特开2007-114335号公报

非专利文献1：S.Tammela et al.，The Potential of DirectNanoparticle Deposition for the Next Generation of Optical Fibers，The Proceeding of SPIE Photonics West2006，Vol.6116-16(2006)

非专利文献2：T.Kitabayashi et.al.，Population InversionFactor Dependence of Photodarkening of Yb-doped Fibers and ItsSuppression by Highly Aluminum Doping，The Proceedings of OFC 2006，OThC5(2006)

发明内容

但是，根据非专利文献1中记载的方法，与采用现有方法制造时相比，确实能够抑制光暗化，但其抑制效果尚不充分。此外，由于制造方法特殊，与作为现有方法的MCVD法、VAD法相比，在光纤中OH基的混入增多。因此，以该OH基为起因的损失增大。此外，在制造时使用的光纤预成型坯的尺寸受到限制，因此制造成本上升。因此，不能低价地制造光暗化受到抑制的光放大用光纤。

对于非专利文献2中记载的方法，为了充分抑制光暗化，大量的铝变得必要。其结果是光纤的芯的折射率增高。在这种情况下，为了使光纤单模工作，必须使芯径小，但如上所述，不能得到所希望的输出光。

根据专利文献1中记载的方法，能够抑制光暗化，但需要氢含浸工序和光照射工序。因此，制造工序变得复杂，制造大量的光纤困难。

本发明鉴于上述实际情况而完成，课题在于提供可采用现有方法制造的、光暗化受到抑制的光纤。

本发明为了解决上述课题，实现所述的目的，采用了以下的方案。

(1)本发明的添加有镱的光纤，具备至少含有镱、铝和磷的芯和包围该芯的包层，上述芯中的上述铝的氧化铝换算浓度为0.2摩尔％以上，上述芯中的上述磷的五氧化二磷换算浓度比上述氧化铝换算浓度高。

(2)优选上述芯不含有锗、或者以二氧化锗换算计含有小于1.1摩尔％的锗。

(3)优选与上述芯中的镱的氧化镱换算浓度和上述氧化铝换算浓度的总和相比，上述芯中的上述五氧化二磷换算浓度大。

(4)优选上述芯中的上述氧化镱换算浓度与上述氧化铝换算浓度的比为0.01～2。

(5)优选上述芯中的上述氧化镱换算浓度为0.01～1.0摩尔％。

(6)优选上述芯中的上述五氧化二磷换算浓度为20摩尔％以下。

(7)优选上述芯中的上述五氧化二磷换算浓度为上述氧化铝换算浓度的2倍以下。

(8)优选上述芯和包层的相对折射率差为0.05～0.65％。

(9)优选上述芯和包层的相对折射率差为0.05～0.25％。

(10)优选上述芯还含有氟和/或硼。

(11)优选上述芯还含有选自镱以外的稀土类元素和过渡金属元素中的至少一种。

(12)优选具备至少二层上述包层，径向内侧的包层的折射率比外侧的包层的折射率高。

(13)上述(12)的情况，优选具备至少三层上述包层，径向最内侧的包层的折射率nc1、最外侧的包层的折射率nc3以及上述最内侧和上述最外侧的包层间的中间包层的折射率nc2满足nc1＞nc2＞nc 3的关系。

(14)本发明的光纤激光器具有上述(1)所述的添加有镱的光纤作为光放大介质。

(15)本发明的光纤放大器具有上述(1)所述的添加有镱的光纤作为光放大介质。

对于上述(1)中记载的添加有镱的光纤，芯中的铝的氧化铝换算浓度为0.2摩尔％以上，芯中的磷的五氧化二磷换算浓度比上述氧化铝换算浓度高。因此，玻璃的结晶化得到抑制，并且光暗化受到抑制。其结果是，能够低价且大量地提供能够获得优异的光放大效果的光纤。此外，通过使用这样的光纤作为光放大介质，能够低价地提供经时的输出降低得到抑制、光学特性良好的光纤激光器和光纤放大器。

附图说明

图1是表示本发明的实施例1中制作的添加有Yb的光纤的径向的截面和折射率分布的图。

图2是表示本发明的实施例1中激发光照射前后的损失量和其差分与波长的关系的图。

图3是表示本发明的实施例2中激发光照射前后的损失量和其差分与波长的关系的图。

图4是表示本发明的实施例3中激发光照射前后的损失量和其差分与波长的关系的图。

图5是表示本发明的实施例4中激发光照射前后的损失量和其差分与波长的关系的图。

图6是表示本发明的实施例5中激发光照射前后的损失量和其差分与波长的关系的图。

图7是表示本发明的实施例6中激发光照射前后的损失量和其差分与波长的关系的图。

图8是表示本发明的实施例7中激发光照射前后的损失量和其差分与波长的关系的图。

图9是表示本发明的实施例8中激发光照射前后的损失量和其差分与波长的关系的图。

图10是表示本发明的实施例9中激发光照射前后的损失量和其差分与波长的关系的图。

图11是表示比较例1中激发光照射前后的损失量和其差分与波长的关系的图。

图12是例示现有的添加有Yb的光纤的径向的截面和折射率分布的图。

具体实施方式

以下对本发明进行详细说明。

以下用“摩尔％”的单位表示的添加成分的浓度，在具有折射率分布的光纤中，只要没有特别说明就是平均值。

所谓“芯径”，是指“芯的具有最大相对折射率差的1/e的相对折射率差的直径”。

<添加有Yb的光纤>

本发明的添加有Yb的光纤具备芯和包围该芯的包层。上述芯至少含有Yb、Al和P。上述芯中的Al的氧化铝(Al₂O₃)换算浓度为0.2摩尔％以上，上述芯中的P的五氧化二磷(P₂O₅)换算浓度比上述Al₂O₃换算浓度高。

P是具有光暗化抑制作用和折射率提高作用的掺杂剂。

Al是具有折射率提高作用和玻璃的结晶化抑制作用的掺杂剂。

Yb是具有光放大作用的掺杂剂。

芯中的P具有光暗化的抑制作用。但是，芯只含有Yb和P的光纤，使芯的折射率为所希望的低值时，玻璃结晶化。因此，该光纤不能作为放大用光纤使用。但是，通过在芯中还含有Al，在抑制光暗化的同时，即使使芯的折射率为所希望的低值，也能抑制玻璃的结晶化。Al具有抑制玻璃结晶化的作用，推测这是使Yb和P分散在玻璃中的缘故。

本发明将含有Yb的芯中的P的P₂O₅换算浓度(以下有时简记为“P₂O₅换算浓度”)和Al的Al₂O₃换算浓度(以下有时简记为“Al₂O₃换算浓度”)分别设定在规定的范围。由此，能够以高水平同时实现光暗化的抑制和玻璃的结晶化抑制。

此外，本发明通过将芯中的Yb的氧化镱(Yb₂O₃)换算浓度(以下有时简记为“Yb₂O₃换算浓度”)设定在优选的规定范围，在不损害光暗化的抑制效果和玻璃的结晶化抑制效果的情况下，获得更优异的光放大效果。

由上述的观点出发，在本发明中，使芯中的上述Al₂O₃换算浓度为0.2摩尔％以上。进而，上述Al₂O₃换算浓度优选为0.2～12摩尔％，更具体地，可以选择0.23～11.82摩尔％的范围。通过使Al₂O₃换算浓度为0.2摩尔％以上，即使降低芯的折射率，也能获得抑制玻璃结晶化的更高的效果。此外，通过使Al₂O₃换算浓度为12摩尔％以下，能够获得抑制光纤传送损失的更高的效果。上述的“0.2～12摩尔％”的Al₂O₃换算浓度，以芯中的Al的浓度表示，相当于0.08～4.8摩尔％。

此外，在本发明中，使芯中的P₂O₅换算浓度比上述Al₂O₃换算浓度高。这样，能够获得抑制玻璃的结晶化的同时、抑制光暗化的高的效果。

此外，上述P₂O₅换算浓度优选为Al₂O₃换算浓度的19倍以下，更优选为12倍以下，特别优选为5.5倍以下，最优选为2倍以下。通过使其为这样的范围，能够获得抑制芯的折射率上升的更高的效果。

此外，上述P₂O₅换算浓度优选为20摩尔％以下，更优选为0.5～20摩尔％，特别优选为1.5～20摩尔％，更具体地，可以选择1.85～19.83摩尔％的范围。P的含量如果增多到必要以上，则光纤的传送损失增高，通过使其为该范围，传送损失得到抑制，得到更高的光的放大效果。上述“1.5～20摩尔％”的P₂O₅换算浓度以芯中的P的浓度表示，相当于0.43～5.7摩尔％。

芯中的上述Yb₂O₃换算浓度优选为0.01～1.0摩尔％，更具体地，可以选择0.01～0.99摩尔％的范围。通过使Yb₂O₃换算浓度为0.01摩尔％以上，可获得更高的光的放大效果。此外，通过使其为1.0摩尔％以下，可获得能够使Yb稳定地固溶于玻璃中，并且在抑制光暗化的基础上将光放大的高效果。再有，上述“0.01～1.0摩尔％”的Yb₂O₃换算浓度以芯中的Yb的浓度表示，相当于0.004～0.4摩尔％。

芯中的上述Yb₂O₃换算浓度与上述Al₂O₃换算浓度之比(Yb₂O₃换算浓度/Al₂O₃换算浓度)优选为0.01～2。通过使上述比为2以下，能够获得抑制Al引起的玻璃结晶化的更高的效果。另一方面，通过使上述比为0.01以上，即使为了使折射率降低而使Al的含量降低，Yb的含量也不会不足，光学特性和光的放大效果变得更良好。此外，即使为了获得足够的光的放大效果而使Yb的含量增加，也能将Al的含量保持在适当的范围，因此折射率不会上升到必要以上。

芯中的上述P₂O₅换算浓度优选比上述Yb₂O₃换算浓度和Al₂O₃换算浓度的总和大，更优选为上述总和的1.05～11.5倍。通过使其为该范围，可获得抑制玻璃的结晶化、同时抑制光暗化的更高的效果。

芯和包层优选由石英玻璃构成。石英玻璃除了在一般的传送用光纤中通用以外，还可以降低传送损失，对于以高效率放大光有利。

芯中，除了Yb、Al和P以外，还可以含有其他元素。通过含有其他元素，能够提高添加有Yb的光纤的功能，或者赋予不同的功能。

例如，通过使芯中含有Ge，能够容易地在添加有Yb的光纤中形成光纤布拉格光栅。

此外，通过含有氟(以下有时简记为F)和硼(以下有时简记为B)中的任一方或双方，芯的折射率分布的控制变得容易，容易获得具有所希望的光学特性的光纤。

此外，通过使芯中含有选自镱以外的稀土类元素和过渡金属元素中的至少一种，可以显现共添加增感作用，或使激发波长变化，或者以特定波长使其振荡。

上述稀土类元素可以是在以往的添加有Yb的光纤中使用的公知的元素，具体地，可以例示铒(Er)、铥(Tm)、钇(Y)、钬(Ho)、钐(Sm)、镨(Pr)和钕(Nd)等。

上述过渡元素也可以根据目的从公知的过渡元素中适当选择。

芯中含有的其他元素可以是一种，也可以是两种以上。此外，这些元素可以采用液浸法等公知方法添加到芯中。

芯中含有的其他元素，可以根据目的适当选择其种类。此外，可以根据元素的种类适当设定其温度。

例如，含有Ge时，优选二氧化锗(GeO₂)换算浓度为0.1～1.1摩尔％，更优选为0.3～0.59摩尔％。0.1～1.1摩尔％的二氧化锗(GeO₂)换算浓度相当于芯中的Ge浓度为0.035～0.37摩尔％。GeO₂每1摩尔％，以相对折射率表示，产生约0.1％的折射率上升，这是公知的。因此，为了获得从波导光学设计出发所希望的某折射率，有必要相对地减少同样具有折射率提高作用的五氧化二磷、氧化铝、氧化镱等的掺杂量。例如，如果添加2摩尔％二氧化锗，则芯的相对折射率上升约0.2％，因此必须以如下方式来进行制作，即，对于五氧化二磷、氧化铝、氧化镱中的任一种或多种，有必要减少以相对折射率计约0.2％分的掺杂量。如果削减五氧化二磷，则光暗化的抑制变得不足，如果减少氧化铝，则由于玻璃的结晶化而无法制造产品。此外，如果减少氧化镱，则放大效果相应地减少，因此不希望。例如，用在与包层的相对折射率差为0.35％的设计中添加了添加有镱的光纤的情况进行比较时，有必要减少以相对折射率计为0.2％分的五氧化二磷、氧化铝、氧化镱的掺杂量。例如，如果只用五氧化二磷减少0.2％分，则必须削减4.3摩尔％分，光暗化的抑制变得不足。此外，如果只用氧化铝减少0.2％分，则必须削减1.4摩尔％分，产生玻璃的结晶化，不能制造产品。此外，如果只是削减氧化镱，则由于原本氧化镱的浓度不高，因此不能实现相对折射率0.2％的削减。由以上可知，对于大量的GeO₂，多是不希望的。另一方面，如果GeO₂少，则不能充分发挥添加的目的。例如，如果考虑将光栅赋予本光纤，则最低限GeO₂为0.1摩尔％是必要的，如果为0.3摩尔％以上则更合适。另一方面，如果考察上述大量的GeO₂的弊害，1.1摩尔％左右是GeO₂添加的上限值，如果为0.59摩尔％以下，则更合适。如果添加0.6摩尔％二氧化锗，则芯的相对折射率上升约0.06％，因此必须以如下方式来进行制作，即，对于五氧化二磷、氧化铝、氧化镱中的任一种或多种，有必要减少以相对折射率计约为0.06％分的掺杂量。如果削减五氧化二磷，则光暗化的抑制变得不足，如果减少氧化铝，则由于玻璃的结晶化，而不能制造产品。此外，如果减少氧化镱，则放大效果相应地减少，因此不希望。例如，用在与包层的相对折射率差为0.35％的设计中添加了添加有镱的光纤的情况进行比较时，有必要减少以相对折射率计为0.06％分的五氧化二磷、氧化铝、氧化镱的掺杂量。例如，如果只用五氧化二磷减少0.06％分，则必须削减1.3摩尔％分，光暗化的抑制变得不足。此外，如果只用氧化铝减少0.06％分，则必须削减0.4摩尔％分，产生玻璃的结晶化，不能制造产品。此外，如果只是削减氧化镱，则由于原本氧化镱的浓度不高，从抑制光暗化的观点出发，不希望相对折射率0.06％的削减。

此外，由以上可知，在没有赋予光栅等而添加GeO₂的特殊目的时，希望尽量不添加GeO₂。原因在于，如上所述，尽管即使添加GeO₂也不会对光暗化产生特殊的影响，但由于添加GeO₂而伴有折射率上升，因此与实效截面积的扩大相反，耐功率性降低。同样地，Al和P以外的折射率提高剂(Ti等)也没有特别确认添加该元素的效果时，希望尽量不添加折射率提高元素。

此外，含有B时，优选三氧化二硼(B₂O₃)换算浓度为0.01～5摩尔％，更优选为0.05～1摩尔％。通过使之成为上述范围的上限值以下，残留应力的增大得到抑制，能够得到足够强度的光纤。

此外，含有F时，优选为0.05～3摩尔％，更优选为0.1～1摩尔％。通过使之成为上述范围的上限值以下，能够降低成本。

此外，作为稀土类元素或过渡金属元素含有铒(Er)时，优选氧化铒(Er₂O₃)换算浓度为0.01～1摩尔％，更优选为0.05～0.5摩尔％。通过使之为上述范围的上限值以下，能够抑制浓度消耗等问题。

Yb等芯中的元素在芯中可以存在浓度分布，但为了得到良好的光学特性，优选为大致均匀的浓度。

包层可以是一层结构，也可以是两层结构或三层结构等多层结构。

例如，通过使之成为两包层光纤或三包层光纤等多包层光纤，与单包层光纤相比，能够获得高输出功率的光。对于多包层光纤，通过将激发光在包层中进行波导，能够抑制激发光向芯中的集中。因此，能够抑制芯玻璃的损伤、光学非线形现象，能够制作更高输出功率的光纤激光器、光纤放大器。从这样的观点出发，与两包层光纤相比，优选激发光的利用效率高的三包层光纤。

此外，包层的形状并无特别限定，可以根据目的适当选择。例如，为了抑制歪斜模式，如例如图5、图7～10中所示，优选使径向截面形状为多边形状、D形状等非圆形状。

此外，可以在芯的附近设置应力赋予部。应力赋予部例如可以由在石英玻璃中添加B₂O₃等而成的材料形成。

芯的折射率分布可以根据目的进行适当调整。例如，可以是图12中例示的单峰台阶型，也可以如例如图1、图3～10中所示为吊钟型、凹型、双重型、扇形芯、双重凹型、W型等公知的任何折射率分布。

芯和包层的折射率，优选考虑添加有Yb的光纤的结构、所希望的相对折射率差等进行调节。

例如，为了将进行波导的光封闭，优选芯的折射率比包层的折射率高。

此外，在具有至少两层包层的多包层光纤的情况下，优选径向内侧的包层的折射率比径向外侧的包层的折射率高。这样做能够获得更高输出功率的光。应予说明，此处所谓“径向内侧”和“径向外侧”，表示二层的包层在径向的相对位置关系。

因此，所谓“径向内侧的包层”和“径向外侧的包层”，未必只表示双包层光纤的二层的包层，还表示具有三层以上的包层的多包层光纤中任意二层的包层。

此外，在具备至少三层包层的多包层光纤的情况下，优选径向最内侧的包层的折射率nc1、最外侧的包层的折射率nc3以及上述最内侧和最外侧的包层间的中间包层的折射率nc2满足nc1＞nc2＞nc3的关系。这样做能够高效地获得更高输出功率的光。

此处所谓“中间包层”，只要配置在最内侧和最外侧的包层间，可以是任何包层，例如，不只表示三包层光纤中的最内侧和最外侧的包层间的中间包层。

芯和包层的相对折射率差优选为0.05～0.65％，更优选为0.05～0.25％。通过使上述相对折射率差为0.65％以下，在实质上为单模条件下使用光纤时，芯径不会过度变小，光的功率密度不会过度升高。所以能够获得抑制光产生的芯玻璃的损伤、光学非线形现象的高效果。由此容易获得高输出光。此外，通过使其为0.25％以下，能够获得更高输出功率的光。另一方面，通过使上述相对折射率差为0.05％以上，能够获得将光封闭的充分的效果，即使对于光纤的弯曲、侧压，也能够更稳定地对光进行波导。

此处所谓“芯和包层的相对折射率差”，是将芯的折射率记为n₁，将包层的折射率记为n₀时，由式：(n₁-n₀)/n₁×100算出的值。

芯径优选根据芯的折射率适当设定。通常优选为3～50μm，更优选为4～43μm。

本发明的添加有Yb的光纤，除了在芯中添加规定量的Yb、Al和P以外，可以采用公知的方法制造。

例如，可通过采用MCVD法、VAD法等制作光纤预成型坯，以成为所希望的外径的方式将其纺丝，在其外周上用UV固化树脂等形成保护被覆层而制造。在光纤预成型坯制作过程中，可以采用通过液浸法添加到套层(suite)中的方法、喷雾液滴的方法来添加Yb。

此外，例如，使包层的形状为非圆形状时，可以将添加Yb后的光纤预成型坯外削成所希望的形状，并对其进行纺丝。

此外，例如，在包层中设置应力赋予部时，可以在添加Yb后的光纤预成型坯中，在其中心轴方向设置孔，优选对其内表面进行研削和研磨而镜面化后，将采用MCVD法等制作的B₂O₃-SiO₂玻璃制的应力赋予构件插入其中，接着进行纺丝。

<光纤激光器、光纤放大器>

本发明的光纤激光器或光纤放大器，其特征在于，具有上述本发明的添加有Yb的光纤作为光放大介质。

此外，除了使用上述本发明的添加有Yb的光纤作为放大介质以外，可以采用与公知的光纤激光器或光纤放大器同样的方法进行制造。

根据本发明，可以采用MCVD法、VAD法等公知的方法制造光暗化的抑制效果优异，获得所希望的高输出光的添加有Yb的光纤。此外，制造时使用的光纤预成型坯的尺寸也没有限制。因此，能够低价并且大量地提供具有上述优异特性的添加有Yb的光纤。

此外，通过使用这样的光纤作为光放大介质，能够低价地提供经时产生的输出降低得到抑制、光学特性良好的光纤激光器和光纤放大器。

[实施例]

以下通过具体的实施例对本发明更详细地说明。不过，本发明并不受以下实施例的任何限定。

在以下的实施例中，添加有Yb的光纤因光暗化产生的损失增加量采用以下的方法评价。由此对于用途、结构不同的光纤也能相对地比较损失增加量。

(因光暗化产生的损失增加量的评价方法)

使用其中心轴方向的长度使得芯的Yb吸收量为340dB的添加有Yb的光纤，对其芯照射100分钟波长976nm的激发光以使入射光量为400mW。此外，将波长800nm处照射前后的损失的差分作为“光暗化产生的损失增加量”。

[实施例1]

制作图1所示结构的添加有Yb的光纤。图1为表示添加有Yb的光纤1的径向的截面和折射率分布的图。添加有Yb的光纤1是单包层光纤，在芯11的外周上设置有包层12，在包层12的外周上设置有保护被覆层13。

光纤预成型坯采用MCVD法制作。此外，采用液浸法添加Yb。此外，对光纤预成型坯进行纺丝以使玻璃外径为约125μm，在外周上设置保护被覆层。

芯的Al₂O₃为1.67摩尔％，Yb₂O₃为0.54摩尔％，P₂O₅为8.37摩尔％。此外，芯径约为4.9μm，芯的相对折射率差(Δ)约为0.64％。

几乎没有发现所得到的添加有Yb的光纤因光暗化产生的损失增加，采用上述评价方法得到的损失增加量为0.01dB以下。将此时的激发光照射前后的损失量和其差分与波长的关系作为曲线示于图2。图2中，在波长1000nm附近在损失量的数据中发现干扰，原因在于该波长带存在Yb的光吸收带。

此外，使用所得到的添加有Yb的光纤制作光纤放大器，评价光输出的经时变化。其结果是，在初期输出1.5W的光纤放大器中，经过100小时后的输出降低量为3％以下。该输出降低量除了光纤的损失增加以外，还包含温度变化、测定偏差引起的降低。因此，认为以光暗化产生的损失增加为起因的输出降低为1％以下。

将得到的添加有Yb的光纤及其评价结果示于表1。

[实施例2]

制作图3所示结构的添加有Yb的光纤。图3为表示添加有Yb的光纤2的径向的截面和折射率分布的图。添加有Yb的光纤2是单包层光纤，在芯21的外周上设置有包层22，在包层22的外周上设置有保护被覆层23。

光纤预成型坯采用VAD法制作。此外，采用液浸法添加Yb。此外，对光纤预成型坯进行纺丝以使玻璃外径为约125μm，在外周上设置保护被覆层。

芯的Al₂O₃为0.84摩尔％，Yb₂O₃为0.15摩尔％，P₂O₅为3.85摩尔％。此外，芯径约为7μm，芯的相对折射率差(Δ)约为0.25％。

几乎没有发现所得到的添加有Yb的光纤因光暗化产生的损失增加，采用上述评价方法得到的损失增加量为0.01dB以下。

此外，使用所得到的添加有Yb的光纤制作光纤激光器，评价光输出的经时变化。其结果，在初期输出3W的光纤激光器中，经过100小时后的输出降低量为3％以下。该输出降低量除了光纤的损失增加以外，还包含温度变化、测定偏差引起的降低。因此，认为以光暗化产生的损失增加为起因的输出降低为1％以下。

将得到的添加有Yb的光纤及其评价结果示于表1。

[实施例3]

制作图4所示结构的添加有Yb的光纤。图4为表示添加有Yb的光纤3的径向的截面和折射率分布的图。添加有Yb的光纤3是具有三层结构的芯31的单包层光纤，在芯31的外周上设置有包层32，在包层32的外周上设置有保护被覆层33。此外，芯31由中央芯31a、在中央芯31a的外周上设置的环形槽31b和在环形槽31b的外周上设置的环形芯31c组成。

光纤预成型坯采用MCVD法制作。此外，采用液浸法添加Yb。此外，对光纤预成型坯进行纺丝以使玻璃外径为约125μm，在外周上设置保护被覆层。

芯的Al₂O₃为0.80摩尔％，Yb₂O₃为0.17摩尔％，P₂O₅为3.53摩尔％。此外，芯径约为10.3μm，芯的相对折射率差(Δ)约为0.15％。

几乎没有发现所得到的添加有Yb的光纤因光暗化产生的损失增加，采用上述评价方法得到的损失增加量为0.01dB以下。

此外，使用所得到的添加有Yb的光纤制作光纤激光器，评价光输出的经时变化。其结果，在初期输出4.5W的光纤激光器中，经过100小时后的输出降低量为4％以下。再有，该输出降低量除了光纤的损失增加以外，还包含温度变化、测定偏差引起的降低。因此，认为以光暗化产生的损失增加为起因的输出降低为2％以下。

将得到的添加有Yb的光纤及其评价结果示于表1。

[实施例4]

制作图5所示结构的添加有Yb的光纤。图5为表示添加有Yb的光纤4的径向的截面和折射率分布的图。添加有Yb的光纤4是具有两层结构的包层42的双包层光纤，在芯41的外周上设置有内侧包层42a，在内侧包层42a的外周上设置有外侧包层42b，在外侧包层42b的外周上设置有保护被覆层43。此外，内侧包层42a的截面形状为D形状。

光纤预成型坯采用MCVD法制作。此外，在套层制作中采用喷雾液滴的方法添加Yb。此时，对圆柱形状的光纤预成型坯进行外削以使截面形状成为图5所示的D形状。然后，对得到的光纤预成型坯进行纺丝以使玻璃的截面外接圆的直径为约250μm。此时，在玻璃的外周上涂布折射率比玻璃低的聚合物包层材料并使其固化，形成使激发光封闭于玻璃包层的结构。进而，在其外周上用保护UV固化树脂被覆。

芯的Al₂O₃为0.92摩尔％，Yb₂O₃为0.19摩尔％，P₂O₅为2.09摩尔％。此外，芯径约为18.7μm，芯的相对折射率差(Δ)约为0.10％。此外，由将激发光进行波导的玻璃包层与将光封闭的聚合物包层的折射率差得到的包层NA约为0.41。

几乎没有发现所得到的添加有Yb的光纤因光暗化产生的损失增加，采用上述评价方法得到的损失增加量为0.01dB以下。

此外，使用所得到的添加有Yb的光纤制作光纤激光器，评价光输出的经时变化。其结果，在初期输出14.8W的脉冲输出光纤激光器中，经过100小时后的输出降低量为1％以下。该输出降低量除了光纤的损失增加以外，还包含温度变化、测定偏差引起的降低。因此，认为几乎不存在以光暗化产生的损失增加为起因的输出降低。

将得到的添加有Yb的光纤及其评价结果示于表1。

[实施例5]

制作图6所示结构的添加有Yb的光纤。图6为表示添加有Yb的光纤5的径向的截面和折射率分布的图。添加有Yb的光纤5是具有两层结构的包层52的双包层光纤，在芯51的外周上设置有内侧包层52a，在内侧包层52a的外周上设置有外侧包层52b，在外侧包层52b的外周上设置有保护被覆层53。此外，内侧包层52a中在相对于芯51对称的位置上设置有一对应力赋予部54、54。

光纤预成型坯采用VAD法制作。此外，在套层制作中采用喷雾液滴的方法添加Yb。在该光纤预成型坯的中心轴方向设置一对孔并使其相对于芯对称地配置，向其中插入通过添加硼等而制作的应力赋予玻璃，进行纺丝以使玻璃外径达到约125μm。此时，在玻璃的外周上涂布折射率比玻璃低的聚合物包层材料并使其固化，形成使激发光封闭于玻璃包层的结构。进而，在其外周上用保护UV固化树脂被覆。

其结果，得到芯的Al₂O₃为5.32摩尔％，Yb₂O₃为0.33摩尔％，P₂O₅为6.86摩尔％的偏振保持光纤。此外，芯径约为10.3μm，芯的相对折射率差(Δ)约为0.15％。此外，由将激发光进行波导的玻璃包层与将光封闭的聚合物包层的折射率差得到的包层NA约为0.46。

几乎没有发现所得到的添加有Yb的光纤因光暗化产生的损失增加，采用上述评价方法得到的损失增加量为0.01dB以下。

此外，使用所得到的添加有Yb的光纤制作光纤激光器，评价光输出的经时变化。其结果，在初期输出10.8W的光纤激光器中，经过100小时后的输出降低量为4％以下。该输出降低量除了光纤的损失增加以外，还包含温度变化、测定偏差引起的降低。因此，认为以光暗化产生的损失增加为起因的输出降低为2％以下。

将得到的添加有Yb的光纤及其评价结果示于表1。

[实施例6]

制作图7所示结构的添加有Yb的光纤。图7为表示添加有Yb的光纤6的径向的截面和折射率分布的图。添加有Yb的光纤6是具有两层结构的包层62的双包层光纤，在芯61的外周上设置有内侧包层62a，在内侧包层62a的外周上设置有外侧包层62b，在外侧包层62b的外周上设置有保护被覆层63。此外，内侧包层62a的截面形状为正八边形，将芯61、内侧包层62a和外侧包层62b配置成同心状。

光纤预成型坯采用VAD法制作。此外，采用液浸法添加Yb。此时，对圆柱形状的光纤预成型坯进行外削以使截面形状成为图7所示的正八边形。然后，对得到的光纤预成型坯进行纺丝以使玻璃的截面外接圆的直径为约400μm。此时，在玻璃的外周上涂布折射率比玻璃低的聚合物包层材料并使其固化，形成使激发光封闭于玻璃包层的结构。

进而，在其外周上用保护UV固化树脂被覆。

芯的Al₂O₃为0.78摩尔％，Yb₂O₃为0.14摩尔％，P₂O₅为1.85摩尔％。此外，芯径约为35μm，芯的相对折射率差(Δ)约为0.09％。此外，由将激发光进行波导的玻璃包层与将光封闭的聚合物包层的折射率差得到的包层NA约为0.43。

几乎没有发现所得到的添加有Yb的光纤因光暗化产生的损失增加，采用上述评价方法得到的损失增加量为0.01dB以下。

此外，使用所得到的添加有Yb的光纤制作光纤激光器，评价光输出的经时变化。其结果，在初期输出122W的光纤激光器中，经过100小时后的输出降低量为6％以下。该输出降低量除了光纤的损失增加以外，还包含温度变化、测定偏差引起的降低。因此，认为以光暗化产生的损失增加为起因的输出降低为3％以下。

将得到的添加有Yb的光纤及其评价结果示于表1。

[实施例7]

制作图8所示结构的添加有Yb的光纤。图8为表示添加有Yb的光纤7的径向的截面和折射率分布的图。添加有Yb的光纤7是具有三层结构的包层72的三包层光纤，在芯71的外周上设置有最内侧包层72a，在最内侧包层72a的外周上设置有中间包层72b，在中间包层72b的外周上设置最外侧包层72c，在最外侧包层72c的外周上设置有保护被覆层73。此外，中间包层72b的截面形状为正七边形，将芯71、最内侧包层72a、中间包层72b和最外侧包层72c配置成同心状。

光纤预成型坯采用MCVD法制作。此外，采用液浸法添加Yb。此时，对圆柱形状的光纤预成型坯进行外削以使截面形状成为图8所示的正七边形。然后，对得到的光纤预成型坯进行纺丝以使玻璃的截面外接圆的直径为约380μm。此时，在玻璃的外周上涂布折射率比玻璃低的聚合物包层材料并使其固化，形成使激发光封闭于玻璃包层的结构。进而，在其外周上用保护UV固化树脂被覆。

芯的Al₂O₃为10.49摩尔％，Yb₂O₃为0.36摩尔％，P₂O₅为14.96摩尔％。此外，芯径约为24μm，芯的相对折射率差(Δ)约为0.11％。此外，由将激发光进行波导的玻璃包层与将光封闭的聚合物包层的折射率差得到的包层NA约为0.47。

几乎没有发现所得到的添加有Yb的光纤因光暗化产生的损失增加，采用上述评价方法得到的损失增加量为0.01dB以下。

此外，使用所得到的添加有Yb的光纤制作光纤激光器，评价光输出的经时变化。其结果，在初期输出22W的脉冲光纤激光器中，经过100小时后的输出降低量为3％以下。该输出降低量除了光纤的损失增加以外，还包含温度变化、测定偏差引起的降低。因此，认为以光暗化产生的损失增加为起因的输出降低为1％以下。

将得到的添加有Yb的光纤及其评价结果示于表2。

[实施例8]

制作图9所示结构的添加有Yb的光纤。图9为表示添加有Yb的光纤8的径向的截面和折射率分布的图。添加有Yb的光纤8是具有二层结构的芯81和三层结构的包层82的三包层光纤。即，在中央芯81a的外周上设置有环形槽81b，在环形槽81b的外周上设置最内侧包层82a，在最内侧包层82a的外周上设置有中间包层82b，在中间包层82b的外周上设置有最外侧包层82c，在最外侧包层82c的外周上设置保护被覆层83。此外，中间包层82b的截面形状为正七边形，将中央芯81a、环形槽81b、最内侧包层82a、中间包层82b和最外侧包层82c配置成同心状。

光纤预成型坯采用MCVD法制作。此外，采用液浸法添加Yb。此时，对圆柱形状的光纤预成型坯进行外削以使截面形状成为图9所示的正七边形。然后，对得到的光纤预成型坯进行纺丝以使玻璃的截面外接圆的直径为约420μm。此时，在玻璃的外周上涂布折射率比玻璃低的聚合物包层材料并使其固化，形成使激发光封闭于玻璃包层的结构。进而，在其外周上用保护UV固化树脂被覆。

芯的Al₂O₃为11.03摩尔％，Yb₂O₃为0.71摩尔％，P₂O₅为14.43摩尔％。此外，芯径约为34μm，芯的相对折射率差(Δ)约为0.10％。此外，由将激发光进行波导的玻璃包层与将光封闭的聚合物包层的折射率差得到的包层NA约为0.46。

几乎没有发现所得到的添加有Yb的光纤因光暗化产生的损失增加，采用上述评价方法得到的损失增加量为0.01dB以下。

此外，使用所得到的添加有Yb的光纤制作光纤激光器，评价光输出的经时变化。其结果，在初期输出50W的脉冲光纤激光器中，经过100小时后的输出降低量为3％以下。该输出降低量除了光纤的损失增加以外，还包含温度变化、测定偏差引起的降低。因此，认为以光暗化产生的损失增加为起因的输出降低为1％以下。

将得到的添加有Yb的光纤及其评价结果示于表2。

[实施例9]

制作图10所示结构的添加有Yb的光纤。图10为表示添加有Yb的光纤9的径向的截面和折射率分布的图。添加有Yb的光纤9是具有二层结构的包层92的双包层光纤，在芯91的外周上设置内侧包层92a，在内侧包层92a的外周上设置有外侧包层92b，在外侧包层92b的外周上设置保护被覆层93。此外，内侧包层92a中在相对于芯91对称的位置上设置有一对应力赋予部94、94。此外，内侧包层92a的截面形状为正八边形，将芯91、内侧包层92a和外侧包层92b配置成同心状。

芯中除了Al、P、Yb以外，还添加Ge、F。光纤预成型坯采用MCVD法制作。此外，采用液浸法添加Yb。此时，对圆柱形状的光纤预成型坯进行外削以使截面形状成为图10所示的正八边形。进而，在该光纤预成型坯的中心轴方向上设置一对孔并使它们相对于芯对称地配置，向其中插入通过添加硼等制作的应力赋予玻璃。接着，对得到的光纤预成型坯进行纺丝以使玻璃的截面外接圆的直径为约250μm。

此时，在玻璃的外周上涂布折射率比玻璃低的聚合物包层材料并使其固化，形成使激发光封闭于玻璃包层的结构。进而，在其外周上用保护UV固化树脂被覆。

其结果得到芯的Al₂O₃为1.72摩尔％，Yb₂O₃为0.26摩尔％，P₂O₅为2.35摩尔％，GeO₂为0.83摩尔％，F为0.35摩尔％的偏振保持光纤。此外，芯径约为9.3μm，芯的相对折射率差(Δ)约为0.22％。此外，由将激发光进行波导的玻璃包层与将光封闭的聚合物包层的折射率差得到的包层NA约为0.46。

几乎没有发现所得到的添加有Yb的光纤因光暗化产生的损失增加，采用上述评价方法得到的损失增加量为0.01dB以下。

此外，使用所得到的添加有Yb的光纤制作光纤激光器，评价光输出的经时变化。其结果，在初期输出11.3W的脉冲光纤激光器中，经过100小时后的输出降低量为1％以下。该输出降低量除了光纤的损失增加以外，还包含温度变化、测定偏差引起的降低。因此，认为几乎不存在以光暗化产生的损失增加为起因的输出降低。

此外，在得到的添加有Yb的光纤的芯中，采用准分子激光曝光来形成光栅结构。其结果，用波长1064nm的光均能制作反射率为100％、10％和4％的光纤光栅，确认能够任意地调节反射率。

将得到的添加有Yb的光纤及其评价结果示于表2。

[实施例10～26、比较例1～2]

按照与实施例1～9相同的顺序，制作表2～5中所示的添加有Yb的光纤，评价光暗化产生的损失增加量。再有，各个添加有Yb的光纤的径向截面的芯和包层的形状如下所述。

实施例10：截面形状与图6相同。

实施例11：截面形状与图6相同。

实施例12：截面形状与图1相同。

实施例13：截面形状与图5相同。

实施例14：截面形状与图6相同。

实施例15：截面形状与图7相同。

实施例16：截面形状与图8相同。

实施例17：截面形状与图6相同。

实施例18：截面形状与图9相同。

实施例19：截面形状与图9相同。

实施例20：截面形状与图7相同。

实施例21：截面形状与图3相同。

实施例22：截面形状与图6相同。

实施例23：截面形状与图5相同。

实施例24：截面形状与图7相同。

实施例25：截面形状与图5相同。

实施例26：截面形状与图1相同。

比较例1：截面形状与图1相同。

比较例2：截面形状与图1相同。

比较例1的添加有Yb的光纤，除了在芯中含有Ge、不含有P以外，与实施例相同，例如，与折射率、Yb浓度等同等的实施例的添加有Yb的光纤具有大致同样的初期光放大特性。

将比较例1的损失增加量评价时的激发光照射前后的损失量和其差分与波长的关系作为曲线示于图11中。根据图11，在激发光照射后可以确认向短波长侧单调增加的损失增加。图11中，在波长1000nm附近在损失量的数据中发现干扰，这是因为与图2的曲线同样，在该波长带中存在Yb的光吸收带。

比较例2的添加有Yb的光纤除了芯中的P₂O₅换算浓度比Al₂O₃换算浓度低以外，与实施例相同。此外，由表5可知，对于比较例2的添加有Yb的光纤，确认损失增加的抑制不足。

[表1]

  实施例  1  实施例  2  实施例  3  实施例  4  实施例  5  实施例  6  Al₂O₃浓度  (摩尔％)  1.67  0.84  0.80  0.92  5.332  0.78  Yb₂O₃浓度  (摩尔％)  0.54  0.15  0.17  0.19  0.33  0.14  P₂O₅浓度  (摩尔％)  8.37  3.80  3.53  2.09  6.86  1.85  P₂O₅浓度/Al₂O₃浓度  5.01  4.52  4.41  2.27  1.29  2.37  P₂O₅浓度/(Yb₂O₃浓度+  Al₂O₃浓度)  3.79  3.84  3.64  1.88  1.21  2.01  Yb₂O₃浓度/Al₂O₃浓度  0.32  0.18  0.21  0.21  0.06  0.18  其他的含有元素  (浓度，摩尔％)  -  -  -  -  -  -  芯相对折射率差  (％)  0.64  0.25  0.15  0.10  0.15  0.09  芯径  (μm)  4.9  7.0  10.3  18.7  10.3  35  包层结构  单层  单层  单层  双层  双层  双层

  玻璃包层(外接圆)  直径(μm)  125  125  125  250  125  400  光暗化损失  增加量(dB)  ≤0.01  ≤0.01  ≤0.01  ≤0.01  ≤0.01  ≤0.01

[表2]

  实施例  7  实施例  8  实施例  9  实施例  10  实施例  11  实施例  12  Al₂O₃浓度  (摩尔％)  10.49  11.03  1.72  0.23  11.82  4.25  Yb₂O₃浓度  (摩尔％)  0.36  0.71  0.26  0.15  0.72  0.51  P₂O₅浓度  (摩尔％)  14.96  14.43  2.35  2.46  13.82  5.02  P₂O₅浓度/Al₂O₃浓度  1.43  1.31  1.37  10.70  1.17  1.18  P₂O₅浓度/(Yb₂O₃浓度+  Al₂O₃浓度)  1.38  1.23  1.19  6.47  1.10  1.05  Yb₂O₃浓度/Al₂O₃浓度  0.03  0.06  0.15  0.65  0.06  0.12  其他的含有元素  (浓度，摩尔％)  -  -  GeO₂  (0.83)  F  (0.35)  -  -  -  芯相对折射率差  (％)  0.11  0.10  0.22  0.20  0.43  0.27  芯径  (μm)  24  34  9.3  9.6  6.5  8.8

  包层结构  三层  三层  双层  双层  双层  单层  玻璃包层(外接圆)  直径(μm)  380  420  250  250  125  125  光暗化损失  增加量(dB)  ≤0.01  ≤0.01  ≤0.01  ≤0.01  ≤0.01  ≤0.01

[表3]

  实施例  13  实施例  14  实施例  15  实施例  16  实施例  17  实施例  18  Al₂O₃浓度  (摩尔％)  9.81  0.34  0.43  10.26  10.91  4.79  Yb₂O₃浓度  (摩尔％)  0.11  0.68  0.01  0.99  0.22  0.35  P₂O₅浓度  (摩尔％)  14.82  6.32  4.83  13.21  19.83  4.89  P₂O₅浓度/Al₂O₃浓度  1.51  18.59  11.23  1.29  1.82  1.02  P₂O₅浓度/(Yb₂O₃浓度+  Al₂O₃浓度)  1.49  6.20  10.98  1.17  1.78  0.95  Yb₂O₃浓度/Al₂O₃浓度  0.01  2.00  0.02  0.10  0.02  0.07  其他的含有元素  (浓度，摩尔％)  -  -  -  -  -  -  芯相对折射率差  (％)  0.35  0.65  0.27  0.22  0.61  0.15  芯径  (μm)  6.8  4.7  8.7  15.8  4.9  13.8  包层结构  双层  双层  双层  三层  双层  三层

  玻璃包层(外接圆)  直径(μm)  180  125  400  250  125  360  光暗化损失  增加量(dB)  ≤0.01  ≤0.01  ≤0.01  ≤0.01  ≤0.01  ≤0.01

[表4]

  实施例  19  实施例  20  实施例  21  实施例  22  实施例  23  实施例  24  Al₂O₃浓度  (摩尔％)  2.38  1.81  1.67  0.84  1.62  3.81  Yb₂O₃浓度  (摩尔％)  0.63  0.09  0.54  0.15  0.35  0.25  P₂O₅浓度  (摩尔％)  4.96  2.63  8.37  3.82  2.21  5.53  P₂O₅浓度/Al₂O₃浓度  2.08  1.45  5.01  4.55  1.36  1.451  P₂O₅浓度/(Yb₂O₃浓度+  Al₂O₃浓度)  1.65  1.38  3.79  3.86  1.12  1.362  Yb₂O₃浓度/Al₂O₃浓度  0.26  0.05  0.32  0.18  0.22  0.066  其他的含有元素  (浓度，摩尔％)  -  -  -  -  GeO₂  (0.83)  F  (0.45)  芯相对折射率差  (％)  0.13  0.05  0.65  0.25  0.29  0.11  芯径  (μm)  31  40  4.7  9.2  7.2  24  包层结构  三层  双层  单层  双层  双层  双层  玻璃包层(外接圆)  直径(μm)  400  400  125  250  125  400

  光暗化损失  增加量(dB)  ≤0.01  ≤0.01  ≤0.01  ≤0.01  ≤0.01  ≤0.01

[表5]

  实施例  25  实施例  26  比较例  1  比较例  2  Al₂O₃浓度  (摩尔％)  3.68  6.23  0.20  3.50  Yb₂O₃浓度  (摩尔％)  0.58  0.17  0.51  0.27  P₂O₅浓度  (摩尔％)  7.82  7.81  0  0.12  P₂O₅浓度/Al₂O₃浓度  2.125  1.25  0  0.03  P₂O₅浓度/(Yb₂O₃浓度+  Al₂O₃浓度)  1.836  1.22  0  0.03  Yb₂O₃浓度/Al₂O₃浓度  0.158  0.03  2.55  0.08  其他的含有元素  (浓度，摩尔％)  B₂O₃  (0.13)  Er₂O₃  (0.10)  GeO₂  (0.83)  -  芯相对折射率差  (％)  0.26  0.35  0.64  0.43  芯径  (μm)  8.0  6.8  4.9  6.8  包层结构  双层  单层  单层  单层  玻璃包层(外接圆)  直径(μm)  250  126  125  125

  光暗化损失  增加量(dB)  ≤0.01  ≤0.01  13.8  7.6

产业上的利用可能性

本发明可以作为焊接、标记、切割等材料加工用途的高输出光源用激光器介质利用。

符号说明

1，2，3，4，5，6，7，8，9添加有镱的光纤

11，21，31，41，51，61，71，81，91芯

12，22，32，42，52，62，72，82，92包层

42a，52a，62a，92a    内侧包层

42b，52b，62b，92b    外侧包层

72a，82a              最内侧包层

72b，82b              中间包层

72c，82c              最外侧包层