带减材标记的空芯微结构光纤、预制棒及拉丝检测方法与流程

本发明属于光通信领域，更具体地，涉及带减材标记的空芯微结构光纤、预制棒及拉丝检测方法。

背景技术：

1、空芯微结构光纤具有结构简单、空芯单模导光、传输谱宽的特点，在光与填充物质相互作用、非线性光学、气体检测、气体激光产生、光流体技术等领域都具有重要的应用；大空气孔纤芯导光具有超低的瑞利散射、低非线性系数、色散可调特性，可以提供更高的激光损伤阈值，使其在高功率激光传输、紫外/中红外光传输、脉冲压缩和光孤子传输等方面有潜在的应用；空气芯的超低损耗、低色散、低非线性、接近光速的传播速度，可实现空芯微结构光纤通信传输及通信器件的开发，为下一代超大容量、低延迟、高速光通信系统的建设发展奠定基础。

2、即使空芯微结构光纤在设计和应用方面有很大优势，然而其传输损耗一直高于传统的石英光纤，近年发现基于反谐振原理的空芯微结构光纤在合理的结构设计之下，能有效减小传输损耗，具有作为超长距离通信光纤的潜力。进一步降低衰减，是空芯微结构光纤制造领域的一个重要课题。

3、虽然已知的空芯反谐振光纤，特别是具有嵌套结构元件的光纤，能够显著降低光纤的衰减，但是在空芯反谐振光纤制造过程中，其与现有的实心光纤具有本质上的区别。空芯微结构光纤的微观立体结构是其导光的基础，为了维持或者形成特定的微观结构需要在拉丝过程中维持通入气体，由于原材料的不均匀性、嵌套结构元件堆栈过程中的偏差、拉丝过程中的热场分布不均等因素，会造成拉制出来的空芯反谐振光纤的反谐振结构元件出现尺寸大小不一的情况，如图1所示。这种几何结构上的不均匀将会极大的影响空芯反谐振光纤的传输损耗。而正是由于这种制造方法相对于现有的实心光纤是颠覆性的，因此无法采用通常实心光纤增加光纤预制棒尺寸的方法来改善几何不均匀性。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了带减材标记的空芯微结构光纤、预制棒及拉丝检测方法，其减材标记单元，可在拉丝检测中对各反谐振微结构单元进行标记和识别，对空芯微结构光纤的生产和工作具有指导意义。

2、按照本发明的一个方面，提供了一种带减材标记的空芯微结构光纤，包括包层空芯套管以及排列并附着在所述包层空芯套管内壁的多个反谐振微结构单元，所述反谐振微结构单元用于形成其内切圆尺寸的空气纤芯区域；所述多个反谐振微结构单元旋转对称；

3、纤芯外侧设有一个或多个减材标记单元，使得所述空芯微结构光纤的端面结构具有不对称性；

4、所述减材标记单元与光纤结构中心的距离d，使得：

5、ed≤0.5％

6、

7、其中，ed为光纤横截面上与光纤结构中心距离大于d的区域的能量分布占比；对于光纤横截面内以光纤结构中心为极点的极坐标系中的一点，其极径为r，极角为θ，f(r,θ)为光纤横截面的归一化光场分布函数；r为光纤半径；

8、其中，所述减材标记单元为设置在包层空芯套管的内壁上的沟槽，所述沟槽平行于所述包层空芯套管的轴向布置；或者，所述减材标记单元为设置在包层空芯套管内的通孔，并且所述通孔平行于所述包层空芯套管的轴向布置；

9、在所述空芯微结构光纤的横截面上，单个所述减材标记单元的外轮廓包围的面积占包层面积的0.002％～2％。

10、优选地，所述包层空芯套管的外轮廓为圆形；所述减材标记单元为设置在包层空芯套管的内壁上的沟槽，其外轮廓为矩形的一部分、u形、v形或半圆形；或所述减材标记单元为设置在包层空芯套管内的通孔，其外轮廓为圆形、椭圆形、矩形和/或多边形。

11、优选地，所述带减材标记的空芯微结构光纤，其所述减材标记单元与光纤结构中心的距离d，使得：ed≤0.1％；所述减材标记单元与光纤结构中心的距离d满足：d≥d，其中d为空芯微结构光纤的纤芯直径。

12、优选地，所述带减材标记的空芯微结构光纤，其所述减材标记单元处于相邻反谐振微结构单元外轮廓的几何中心与光纤几何中心的连线之间的区域内。

13、优选地，所述带减材标记的空芯微结构光纤，其所述减材标记单元靠近所述相邻反谐振微结构单元之一。

14、优选地，所述带减材标记的空芯微结构光纤，其所述减材标记单元为设置在包层空芯套管内壁上的沟槽，所述减材标记单元位置与所述减材标记单元靠近的反谐振微结构单元附着处之间的弧度为r1，相邻两反谐振微结构单元附着处之间的弧度为r2，r1/r2＝1/6至1/3。

15、优选地，所述带减材标记的空芯微结构光纤，其所述包层空芯套管内壁具有多个减材标记单元，多个所述减材标记单元具有不同的外轮廓形状、类型和/或面积。

16、按照本发明的另一个方面，提供了一种带减材标记的空芯微结构光纤的预制棒，包括用于拉丝形成本发明提供的所述带减材标记的空芯微结构光纤的玻璃部件。

17、按照本发明的另一个方面，提供了一种带减材标记的空芯微结构光纤的拉丝检测方法，其包括以下步骤：

18、(1)将本发明提供的带减材标记的空芯微结构光纤在预设位置截断；

19、(2)对步骤(1)获得的截断后的端面采用透射光或反射光进行成像，获得空芯微结构光纤该位置的端面图像；

20、(3)对于步骤(2)获得的端面图像，根据其减材标记单元进行反谐振微结构识别，获得各反谐振微结构单元的图像；

21、(4)对步骤(3)识别获得的反谐振微结构单元的图像进行几何参数提取，判断所述空芯微结构光纤的几何均匀性。

22、优选地，所述空芯微结构光纤预制棒的拉丝检测方法，其步骤(2)采用显微镜对端面进行成像。

23、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：

24、1)本发明的带减材标记的空芯微结构光纤，其作用在于能快速辨别空芯微结构光纤中的反谐振微结构单元，便于在线控制反谐振微结构单元的大小均匀性，有利于降低空芯微结构光纤的传输损耗。

25、2)本发明的带减材标记的空芯微结构光纤，通过减材标记单元，可在拉丝检测中对各反谐振微结构单元进行标记和识别，判断和分析所述空芯微结构光纤的几何均匀性，从而对后续的空芯微结构光纤的生产提供借鉴和指导，及时进行工艺调整和改进来控制几何均匀性，可以在预制棒后续制造空芯微结构光纤过程中，保证空芯微结构光纤的几何均匀性。

26、3)在空芯微结构光纤的耦合过程中，便于识别不同反谐振微结构单元，从而降低空芯微结构光纤的耦合损耗。

技术特征：

1.带减材标记的空芯微结构光纤，其特征在于，包括包层空芯套管以及排列并附着在所述包层空芯套管内壁的多个反谐振微结构单元，所述反谐振微结构单元用于形成其内切圆尺寸的空气纤芯区域；所述多个反谐振微结构单元旋转对称；

2.如权利要求1所述的带减材标记的空芯微结构光纤，其特征在于，所述包层空芯套管的外轮廓为圆形；所述减材标记单元为设置在包层空芯套管的内壁上的沟槽，其外轮廓为矩形的一部分、u形、v形或半圆形；或所述减材标记单元为设置在包层空芯套管内的通孔，其外轮廓为圆形、椭圆形、矩形和/或多边形。

3.如权利要求1或2所述的带减材标记的空芯微结构光纤，其特征在于，所述减材标记单元与光纤结构中心的距离d，使得：ed≤0.1％；所述减材标记单元与光纤结构中心的距离d满足：d≥d，其中d为空芯微结构光纤的纤芯直径。

4.如权利要求3所述的带减材标记的空芯微结构光纤，其特征在于，所述减材标记单元处于相邻反谐振微结构单元外轮廓的几何中心与光纤几何中心的连线之间的区域内。

5.如权利要求4所述的带减材标记的空芯微结构光纤，其特征在于，所述减材标记单元靠近所述相邻反谐振微结构单元之一。

6.如权利要求5所述的带减材标记的空芯微结构光纤，其特征在于，所述减材标记单元为设置在包层空芯套管内壁上的沟槽，所述减材标记单元的位置与所述减材标记单元靠近的反谐振微结构单元附着处之间的弧度为r1，相邻两反谐振微结构单元附着处之间的弧度为r2，r1/r2＝1/6至1/3。

7.如权利要求1所述的带减材标记的空芯微结构光纤，其特征在于，所述包层空芯套管内壁具有多个减材标记单元，多个所述减材标记单元具有不同的外轮廓形状、类型和/或面积。

8.带减材标记的空芯微结构光纤的预制棒，其特征在于，包括用于拉丝形成权利要求1至7任意一项所述带减材标记的空芯微结构光纤的玻璃部件。

9.带减材标记的空芯微结构光纤的拉丝检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.如权利要求9所述的空芯微结构光纤预制棒的拉丝检测方法，其特征在于，步骤(2)采用显微镜对端面进行成像。

技术总结
本发明公开了带减材标记的空芯微结构光纤，包括包层空芯套管以及排列并附着在所述包层空芯套管内壁的多个反谐振微结构单元，所述反谐振微结构单元用于形成其内切圆尺寸的空气纤芯区域；所述多个反谐振微结构单元旋转对称；纤芯外侧设有一个或多个减材标记单元，使得所述空芯微结构光纤的端面结构具有不对称性；减材标记单元为沟槽或者通孔，减材标记单元的面积占包层空芯套管的面积的0.002％～2％。本发明的带减材标记的空芯微结构光纤，通过减材标记单元，可在拉丝检测中对各反谐振微结构单元进行标记和识别，判断所述空芯微结构光纤的几何均匀性，的空芯微结构光纤的生产提供借鉴和指导，及时进行工艺调整和改进。

技术研发人员：李鹏,张磊,罗杰,江军,肖市繁
受保护的技术使用者：长飞光纤光缆股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25