一种空心光纤的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光电子材料领域，特别是一种空心光纤，它是传输可见光及近红外光的光波导，也可作粒子导管。
【背景技术】
[0002]空心光纤的优点是以空气或其它气体、液体为光的主要传输介质，它的材料色散小、吸收小、非线性小，是接近理想的光波导，可用于传输光和用于制作各种光电子器件、气液体传感器及原子导管等。现有的空心光纤由三类:是用玻璃做的空心光纤。它在空心区不能形成导模，损耗很大。第二类是涂复型空心光纤。在光纤外围或内层涂上反射膜，这种反射膜由金属(如银)或其它材料(如二氧化锗)等组成。它的缺点是:反射膜在可见光及近红外区吸收很大，致使光纤损耗很大。第三类是光子晶体光纤(光子带隙光纤)或多孔光纤。它的空心区外围是多孔圆柱型介质，它是靠光在多孔上多次折射和反射(Bragg反射)，限制光束扩展至光纤外。它有待解决的问题是损耗大，空心区面积小。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种能限制光束扩散、传输损耗小的空心光纤，它能靠两次或多次(近似)全内反射(如近似直角棱镜或圆柱镜)约束光束扩展，使光束返回空心区。
[0004]本发明提供的一种空心光纤，它由空心区、包层结构和保护套管构成，其特征在于该光纤的横截面上，包层结构含有多个方形排列的直角三角形小孔结构，它的两相邻孔的相邻直角边，构成截角的直角棱镜，横向光从芯区出发射向包层结构，在包层结构中形成两次全内反射后，再射回芯区形成导模。
[0005]本发明提供的另一种空心光纤，它由空心区、包层结构和保护套管构成，其特征在于该光纤的横截面上，包层结构是由高折射率材料的直角棱镜四边形与棱镜外的空间构成，横向光从芯区出发射向包层结构，在包层结构中形成两次全内反射后，再射回芯区形成导模。
[0006]所述包层结构也可以是等径圆柱介质排成的密堆积结构或松排列结构。总之，所述包层结构是能使芯区来的横向光，经两次或多次全反射，再返回芯区的结构。
[0007]所述芯区的截面形状是方形、矩形、多边形和圆形，所述包层结构的截面形状是方形、圆形或多边形。
[0008]所述包层结构可以是一层、两层或多层，这样可使反射效率提高。也可以是径向或角向周期结构或非周期结构。
[0009]所述芯区的材料可以是空气、真空或其它气体(如稀有气体作倍频用或其它被测气体)、液体(如高非线性介质或其它被测液体);所述包层结构的介质是对光低吸收、高反射率的塑料、玻璃或石英玻璃，所述保护套管是塑料或其它不透光材料。
[0010]与现有技术相比本发明空心光纤具有明显的优点和效果。由于本发明的空心光纤其主要特征是在各个方向上有一对或数对近似直角样(截角)棱镜或其层状结构，或者是等径圆柱构成的密堆积或松排列层状结构。光主要沿纵向传输，在横向，光在包层结构中经两次或多次(近似)全反射，反至空心区，由此限制光束发散而形成导模。该光纤非线性效应小，损耗小，单模工作的波长范围大，可传输超短脉冲，或制作其它光电器件。
【附图说明】
[0011]图1是本发明的一种直角棱镜空心光纤横截面结构示意图；
[0012]图2是本发明的一种多孔空心光纤横截面结构示意图；
[0013]图3是本发明的一种圆柱密堆积空心光纤横截面结构示意图；
[0014]图4是本发明的一种圆柱松排列空心光纤横截面结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]以下对照附图对本发明作进一步说明。
[0016]直角棱镜空心光纤(图1所示)，它由空心区1、包层结构2和保护套管4构成，其特征在于该光纤的横截面上，包层结构2是由高折射率材料的直角棱镜四边形与棱镜外的空间3构成,光主要沿纵向传输,横向光从空芯区I出发射向包层结构2,在包层结构中形成两次全内反射后，再射回空芯区I形成导模。
[0017]多孔空心光纤(图2所示)，它的包层结构2含有多个方形排列的直角三角形小孔结构3，它的两相邻孔的相邻直角边，构成截角的直角棱镜或近似直角棱镜。方形排列的直角三角形小孔可以有若干层结构，每层小孔错开一定位置，并在最外层设置成倒置的三角形，它可使光线形成全反射。
[0018]圆柱密堆积空心光纤(图3所示)，它的包层结构2是等径圆柱介质排成的密堆积层状结构。即在第一、二、三层圆柱的凸出部位正好对准相邻密堆积层的凹陷部位，中间有较低折射率和较低熔点的介质粘结。两层间形成近似三角形的中空区域，第三层的圆柱中心与第二层的圆柱中心对齐。
[0019]圆柱松排列空心光(图4所示)，即围绕芯区排列若干层等径圆柱介质。
[0020]实施本发明可采用以下工艺进行:
[0021]对于塑料光纤:直角棱镜空心光纤可一次成型。
[0022]对于玻璃光纤:1.直角棱镜空心光纤，可用模压法制备玻璃光纤预制棒，抛光全反射面，拉丝加套。2.近似直角多孔空心光纤，①先压制成方形单元，再压合成4块或3块一组，或14根三角形玻璃棒，中间留下两孔，用方形热压合成一组，或者用模具浇注，形成带孔的单元，拉丝。②按设计将一次丝再压合成预制棒。③最后再按设计拼排、压合、拉丝、加套。3.圆柱形介质合成空心光纤，可将6根玻璃圆柱密堆积，其中二层间填以低熔点、低折射率透明玻璃棒部分填塞，热压成六角形柱形棒。将其一次拉丝后，按设计热压成双层或多层的六角形柱形棒，再拉丝成型。也可以做一空心玻璃圆柱光纤，外面松排均匀玻璃细圆丝，最外面围以塑料套管。
【主权项】
1.一种空心光纤，它由空心区(I )、包层结构(2)和保护套管(4)构成，其特征在于:该光纤的横截面上，包层结构(2)含有多个方形排列的直角三角形小孔结构(3)，它的两相邻孔的相邻直角边，构成截角的直角棱镜，横向光从空芯区(I)出发射向包层结构(2)，在包层结构中形成两次全内反射后，再射回空芯区(I)形成导模。
2.根据权利要求1所述的一种空心光纤，其特征在于:所述空心区(I)的截面形状是方形、矩形、多边形和圆形，所示包层结构(2)的截面形状是方形、圆形或多边形。
3.根据权利要求1所述的一种空心光纤，其特征在于:所述包层结构(2)可以是一层、两层或多层。
4.根据权利要求1所述的一种空心光纤，其特征在于:所述空心区(I)的材料可以是空气、真空或其它气体，所述包层结构(2)的介质是对光低吸收、高反射率的塑料、玻璃或石英玻璃，所述保护套管(4)是塑料或其它不透光材料。
【专利摘要】本发明公开了一种空心光纤，空心光纤属于光电子材料领域，是传输可见光及近红外光的光波导，也是粒子导管。本发明的空心光纤其主要特征是在各个方向上有一对或数对近似直角样（截角）棱镜或其层状结构，或者是等径圆柱构成的密堆积或松排列周期或非周期层状结构。光主要沿纵向传输，在横向，光在包层结构中经两次或多次（近似）全反射，反至空心区，由此限制光束发散而形成导模。该光纤非线性效应小，损耗小，单模工作的波长范围大，可传输超短脉冲，或制作其它光电器件。
【IPC分类】G02B6-032
【公开号】CN104656186
【申请号】CN201310598347
【发明人】鞠洪建
【申请人】大连惟康科技有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2013年11月21日