本发明涉及一种微结构化光纤，其包括沿纤维的至少长度部分延伸的一个或多个孔，并且尤其涉及其生产。本发明包括用于光纤的预制元件和生产预制元件的方法。
背景技术：
包括沿其至少长度部分延伸的一个或多个孔的微结构化光纤在本领域中是熟知的，并且尤其包括光子晶体光纤，在下文中称为pcf。微结构化光纤是具有被包层区域围绕的芯的纤维，所述包层区域具有典型的以规则排列布置在背景材料中的多个包含物(有时称为包层特征或微结构)。包含物可以是气体、液体或固体包含物。原则上，包含物可以是空隙，但实际上空隙通常会包含一些气体分子。
微结构化纤维可以例如由二氧化硅玻璃制成。可以将其他材料添加到二氧化硅玻璃，以改变其折射率或提供诸如光放大、灵敏度等效果。
微结构化光纤通常通过以下制造：首先制造具有期望横截面结构的预制件，然后在合适的温度下由预制件拉制纤维，该温度确保预制件的材料足够柔软而不完全熔化。这样的方法例如在us6,954,574中进行了描述。预制件通过堆叠多个杆制造，每个杆具有纵向轴、第一端部和第二端部，至少一些杆是各自具有平行于杆的纵向轴并从杆的第一端部通到杆的第二端部的孔的毛细管。杆形成堆叠，其中被布置成它们的纵向轴基本上彼此平行并且平行于堆叠的纵向轴的杆提供预制件。之后，将预制件拉制成纤维，同时保持至少一个毛细管的孔在第一压力下与流体源连通，同时将毛细管周围的压力保持在与第一压力不同的第二压力下，由此在拉伸过程期间，在第一压力下的孔变成与在没有压力差的情况下其将形成的尺寸不同的尺寸。
us8215129公开了一种制造微结构化纤维的方法，其包括：提供包括多个纵向孔的预制件；将至少一个，但不是全部孔与连接器配合以将孔(多个孔)连接至外部压力控制器；将预制件拉制成纤维，同时控制连接到压力控制器的孔(多个孔)中的气体压力。因此，在拉制纤维期间，可以通过单独寻址(address)预制件中的每个孔并改变该孔中的压力来控制单个孔的尺寸。如果同时寻址若干孔，则可以在拉制过程中改变实际纤维中形成的结构。连接器可包括多个腔室，每个腔室可连接到外部压力源，并且连接器和预制件可被布置为使得纵向孔中的至少第一纵向孔终止于腔室中的第一腔室中，并且纵向孔的至少第二纵向孔终止于腔室中的第二腔室中；其中将预制件布置成穿过一个或多个腔室，使得纵向孔中的至少一个终止于与预制件穿过的腔室相邻布置的腔室中。
us7,793,521公开了一种制造光子晶体光纤或光子带隙光纤的方法，其包括提供在外径中包括多个孔的完整预制件，其中孔从预制件的第一端部延伸到预制件的第二端部，并且在预制件内形成至少一个径向向内延伸的槽，使得槽与至少一些孔相交，其中槽与至少一个孔不相交。该方法还包括通过将第一压力引入槽，在与槽相交的孔中建立第一压力，和通过将第二压力引入与槽不相交的至少一个孔的端部在与槽不相交的至少一个孔中建立第二压力。该方法还包括将预制件拉制成纤维，同时独立地控制第一压力和第二压力。
wo03/078338公开了一种使用溶胶-凝胶工艺制造用于微结构化光纤的预制件的方法。所述预制件可以包括同心管和放置在同心管之间的多个管和/或棒。
发明描述
在实施方案中，目的是提供一种用于微结构化光纤预制件的预制元件，与现有技术的方法相比，其使得预制件的生产相对简单。
在实施方案中，目的是提供一种用于微结构化光纤预制件的预制元件，与现有技术的方法相比，其使得预制件的生产在经济上是有益的。
在实施方案中，目的是提供一种用于微结构化光纤的预制元件，其包括沿纤维的长度延伸的多个孔。
在实施方案中，目的是提供一种生产微结构化光纤的方法，该方法相对简单并且在纤维的设计方面提供大的自由度，并且其中可以以高精度控制纵向孔的直径。
这些和其他目的已通过如权利要求书中限定的以及如本文以下所描述的发明或其实施方案解决。
已经发现，本发明或其实施方案具有许多另外的优点，根据以下描述，这对于技术人员而言将是清楚的。
短语“径向距离”意指在垂直于中心轴的径向方向上确定的距离。短语“径向方向”是从中心轴且径向向外的方向或径向向内朝向中心轴的方向。这里，术语“基本上”应被认为意指包括普通的产品差异和公差。
术语“微结构化纤维”和“微结构化光纤”可互换使用，并且在本文中意在涵盖包括微结构的纤维，如光子晶体纤维、光子带隙纤维、泄漏通道纤维、多孔纤维等。微结构化光纤包括芯区域和包围芯的包层区域，其中包层区域可以具有若干不同折射率的层和/或包层子区域，这样的子区域将通常被称为内包层区域、外包层区域和任选的另外的区域，其中在始于光纤或预制件或预制元件的中心轴的径向方向上确定内和外。在涉及预制件或预制元件使用术语芯区域和包层区域的情况下，术语是指在包括预制元件的预制件组件已经被拉制成纤维之后的区域。除非另外注明，否则折射率是指平均折射率，通常分别计算芯区域和围绕其的每个包层和/或任选的每个包层子区域的平均折射率。包层被定义为具有厚度的层，该层围绕折射率基本均匀的芯区域，或者其中该层具有折射率基本均匀的基础材料和多个以均匀图案布置的微结构。
术语“约”一般用于包括属于测量不确定度的内容。在本文中，在以范围使用术语“约”时，应该被认为意指属于测量不确定度的内容被包含在范围内。
术语“纵向孔”意指一般沿预制环元件的长度，诸如沿孔长度或沿长度的部分延伸的孔。除非做其他限定，否则术语“孔”意指“纵向孔”。
应强调的是，术语“包括/包含”当在本文中使用时应被解释为开放性术语，即其应当被认为是限定存在具体描述的特征(多个特征)，诸如元件(多个元件)、单元(多个单元)、整数(多个整数)、步骤(多个步骤)、组分(多个组分)及其组合(多个组合)，但不排除存在或添加一个或多个其他所述的特征。
在整个说明书或权利要求书中，除非上下文另有规定或要求，否则单数包含复数。
根据本发明，已经发现在生产预制件和由其拉制的纤维中使用根据本发明的预制元件是非常有利的。预制元件因此可以与任何另外的预制元件一起用作构建块。由此，提供了一种微结构化光纤和预制件的非常灵活和成本有效的生产方法。
特别是已经发现通过由一个或多个另外的预制元件分开生产根据本发明的实施方案的预制元件是非常成本有效的，因为如果在包括提供相交槽的步骤期间损坏根据本发明的实施方案的预制元件，则另外的预制元件(多个另外的预制元件)将不被损坏并且因此仍然可以使用。
术语“另外的预制元件”用于表示相对于根据本发明的实施方案的预制元件的另外的预制元件，其中另外的预制元件可以是或可以不是根据本发明的实施方案的预制元件。
术语“预制元件”一般意指根据本发明的实施方案的预制元件。
另外，已经发现预制元件确保控制预制元件的纵向孔(多个纵向孔)内的压力的理想方法，因为可以以非常有利的方式并且通过槽以高精度提供压力控制，所述槽与纵向孔中的一个或多个相交。此外，由于预制元件的原因，可以在将预制元件与预制件的另外的预制元件组装之前提供该槽。这可能是简单得多的，因为预制元件在形成相交槽期间可能比最终的预制件组件更容易处理，并且另外可以降低损坏预制件组件的风险。
预制元件具有长度和沿其长度的中心轴、由其长度限定的第一端部和第二端部以及外预制元件表面。预制元件包括多个纵向结构，所述多个纵向结构设置成在背景材料中形成纵向孔(多个纵向孔)。预制件元件包括至少一个从其外预制元件表面延伸并与纵向孔中的至少一个相交的槽，并且其中至少一个槽与预制元件不完全相交。
相交的槽适于在将预制件组件拉制成纤维期间在相交的孔内提供压力控制。预制元件不构成最终的预制件，但需要与至少一个另外的预制元件组装，以形成可由其拉制光纤的预制件组件。
如在下面将进一步解释的，预制元件可以有利地为预制中心元件或预制环元件，然而不排除预制元件可以形成预制件组件的其他部分，诸如一半预制环元件等。
如背景技术中解释的，在将预制件拉制成微结构化光纤期间控制孔的压力是众所周知的。例如，us7,793,521中公开的方法描述了在拉制期间控制孔压力的有利方式。然而，该方法需要在最终的预制件中提供径向向内延伸的槽，以与要进行压力控制的孔相交。由于最终预制件的高度易碎性，在例如通过深度切割或通过完全断裂预制件来尝试制造这样的槽期间，可能经常发生预制件损坏。在这种情况下-在us7,793,521的方法中-必须丢弃整个预制件。
在本发明中，槽，例如径向向内延伸的槽可以在预拉制之前或之后简单地在预制元件中制造。在该阶段，预制元件的处理简单得多，并且可以降低任何切割过深的风险。此外，即使预制元件在槽切割期间被损坏，也只有该预制元件或只有其可能被切掉的一部分会被丢弃，而不是整个预制件。可以生产预制元件，以放置供以后使用，并且由于本发明具有准备用于生产最终预制件组件的预制元件的库存是非常有利的。因此，如果在槽切割期间损坏预制元件，则可以简单地用新的预制元件代替，并且由此可以减少或完全避免任何延误。
优选地，多个纵向结构被封闭在背景材料中和/或形成背景材料的部分，并且在预制元件的长度方向上延伸，其中多个纵向结构中的一个或多个形成纵向孔(多个纵向孔)。背景材料可以例如全部或部分地由实心纵向结构和/或由中空纵向结构的材料，诸如中空管，例如毛细管提供。
术语“封闭”用于表示纵向结构通过元件，诸如下面描述的形成背景材料的杆被机械地锁定或保持在适当位置。
在实施方案中，多个纵向结构中的一个或多个是具有纵向孔的中空管，和/或纵向孔是在纵向结构之间形成的纵向间隙孔(interspacehole)，其中从其外预制元件表面延伸的至少一个槽与中空管的孔中的至少一个和/或间隙孔中的至少一个相交。
预制元件的纵向结构和其它部分，如果有的话，原则上可以由可由其拉制光纤的任何材料制成。合适的材料包括任何种类的玻璃，如二氧化硅玻璃、软玻璃、硫系玻璃或其任意组合。
原则上，纵向结构可以是任何种类的可应用于光纤的纵向结构。原则上，纵向结构可以在预制元件的任何长度上延伸。有利地，预制环元件在预制元件的基本上整个长度上延伸。
纵向孔可以通过使用一个或多个中空管和/或通过布置纵向结构以在相邻纵向结构之间形成纵向间隙孔来提供。
在实施方案中，纵向结构包括一个或多个实心结构，诸如棒。
在实施方案中，纵向结构包括一个或多个中空管，诸如毛细管。有利地，中空管玻璃，诸如二氧化硅玻璃、软玻璃、硫系玻璃或其任意组合制成，任选地，中空管玻璃包含一种或多种掺杂剂，诸如一种或多种改变折射率的掺杂剂，诸如ge、b、f、p、al和/或一种或多种活性材料掺杂剂，诸如稀土元素er或yb。
有利地，背景材料是玻璃，诸如二氧化硅玻璃、软玻璃、硫系玻璃或其任意组合，任选地，背景材料包含一种或多种掺杂剂，诸如一种或多种改变折射率的掺杂剂，诸如ge、b、f、p、al和/或一种或多种活性材料掺杂剂，诸如稀土元素er或yb。
一般地，期望预制元件包括分布在预制元件中的多个纵向结构，以在最终的微结构化光纤中提供期望的光学功能，例如以在包层的一部分，诸如微结构化光纤的层和/或包层子区域中提供期望的有效折射率。
纵向结构优选布置成基本上平行于中心轴，并且优选在预制元件的基本上整个长度上延伸。在实施方案中，纵向结构被布置成螺旋地围绕中心轴。这样的预制环元件在手性耦合芯(ccc)纤维的生产中是有利的。
在实施方案中，中空管各自包括基本上平行于预制元件的中心轴的多个纵向孔，每个中空管的多个孔优选地以包括至少一个孔环和任选的中心孔的预定横截面图案布置。
在实施方案中，每个中空管包括一个单个纵向孔，例如中空管呈毛细管的形式。
在实施方案中，中空管各自包括若干个纵向孔，例如在中空管的长度方向上延伸的多个基本上平行的孔。通过应用具有两个或更多个孔的中空管，由包括预制元件的预制件提供微结构化光纤可以更简单，如下文将进一步描述的。在实施方案中，中空管有3个或更多个孔。在实施方案中，中空管有6个或更多个孔，如至少9个孔。有利地，中空管的孔以包括至少一个孔环和任选的中心孔的预定横截面图案布置。
本文中短语“孔环”应被解释为意指具有在孔之间的、将相邻的孔彼此分开的中间材料桥的孔的环形横截面图案。换言之，“孔环”-当以横截面剖面看时-由交替的孔和桥组成。每个桥的最小宽度被确定为孔环的两个相邻孔之间的最短距离。
具有两个或更多个孔的中空管也被称为多中空管。
在实施方案中，纵向结构包括至少一个纵向结构的环。
短语“纵向结构的环”应被解释意指呈实心结构、中空管或其组合的形式的纵向结构，其以并排构造布置以形成环。
在实施方案中，预制元件相对于围绕其中心轴的旋转具有n重旋转对称，其中n高达500，诸如高达100，诸如高达50，诸如2至20。
有利地，纵向结构在预制件元件的基本上整个长度上延伸。
有利地，预制元件在形成槽之前至少部分地熔合。
在实施方案中，多个纵向结构中的至少一个，如至少全部是中空管，和/或预制元件包括一个或多个间隙孔，其中预制元件包括从其外预制元件表面延伸并且与中空管的孔中的至少一个和/或间隙孔中的至少一个相交的至少一个槽，使得至少一个槽与预制元件不完全相交。优选地，至少一个槽是与中空管的孔和/或间隙孔中的多个，诸如一半或基本全部孔相交的环形槽。
在实践中，槽可以如us7,793,521中所述，不同之处在于在预制元件中形成槽。
在实施方案中，至少一个槽为在预制件元件中从其外预制元件表面径向向内的切口的形式。槽可以基本上垂直于中心轴，或者其可以与垂直于中心轴的横截面平面成一角度，例如，以倾斜的环形切口的形式，例如具有高达约45度，诸如高达约25度，诸如高达约15度的角度。在实践中，将槽制备成基本垂直于中心轴是更简单的。
有利地，至少一个槽是与中空管的多个孔和/或所有间隙孔相交的环形槽，优选地，如中空管的基本所有孔和/或预制件包层区域或外预制件包层区域的所有间隙孔与所述环形槽相交。
预制元件可以包括若干个槽，例如，一起与待相交的期望的孔相交的一个或多个弧形槽。在实施方案中，预制元件包括多个弧形槽，其各自的相对于外预制元件表面的弧形为至少约50度，如80度至约350度，如约150度至约180度。多个槽可以例如沿预制元件中心轴轴向移位。
通过为预制元件提供若干轴向移位的槽，可以将槽设置成与许多孔相对相交，同时确保预制元件的高机械稳定性。
在实施方案中，预制元件包括两个或更多个弧形槽，其相对于彼此以旋转位移布置。
在实施方案中，预制元件包括以如7,793,521所述的相对构造布置的两个或更多个弧形槽。
槽实际上可以定位在任何位置，优选地定位在距离预制元件的第一端部不太远处。因此，预制元件的第一端部是适于提供压力控制的端部，并且预制元件的第二端部是适于拉制微结构化光纤的端部。
在实施方案中，至少一个槽被定位在距预制元件的第一端部一定距离处，该距离长达预制元件的长度的1/10，所述距离优选为至少约0.5mm或更长，如至少约5mm或更长，如约1cm或更长。如所提到的，期望槽距离第一端部不太远，因为可被拉制成微结构化光纤的预制元件的部分至多为从第二端部到槽，并且自然不希望不必要地浪费预制元件的长度。
有利地，从外预制元件表面到所述至少一个相交孔的径向最外部的距离小于预制元件直径的约1/8，如小于预制件直径的约1/10，如小于1cm，如小于约0.5cm，如小于约3mm。通过保持从外表面到相交孔(多个相交孔)的距离尽可能短，在槽的形成期间损坏预制元件的风险可以大大降低。该实施方案在预制元件适于与呈包覆管形式的另外的预制元件组装的情况下是特别有用的。包覆管给预制件组件以及最终的光纤提供机械强度，并且对于许多光纤而言，需要这样的包覆管以确保光的低泄漏，并且另外包覆管可以由较不昂贵的纯度比芯区域材料低，并且优选地也比直接围绕芯区域的包层材料的纯度低的玻璃材料制成。包覆管可以例如由二氧化硅或粉状掺杂的二氧化硅制成。
在实施方案中，相交的孔(源自中空管或间隙孔)在从槽到第一端部的位置处，例如在预制件的第一端部处和/或在朝向第一端部的相交处和/或者它们之间的位置闭合。
在实施方案中，相交的孔在为了闭合这样的孔而形成的另外的槽处闭合。可以通过使用诸如环氧树脂或类似的密封材料的封闭材料来闭合相交的孔，和/或可以通过施加热以使孔塌陷来闭合相交的孔。
如上所述，预制元件可以有利地为预制中心元件。预制中心元件适于与围绕预制中心元件的至少一个另外的预制元件组装。至少一个另外的预制元件可以是另外的预制环元件，如根据本发明的实施方案的预制环元件。
预制中心元件包括至少预制件芯区域和包围预制件芯区域的预制件包层区域，其中形成纵向孔的多个纵向结构设置在预制件包层区域中。原则上，孔可以布置成具有横截面构造，优选地包括孔图案的横截面构造。有利地，孔以六边形或八边形横截面图案布置。
在实施方案中，预制件包层区域包括围绕预制件芯区域的内预制件包层区域和围绕内预制件包层区域的外预制件包层区域，其中形成纵向孔的多个纵向结构设置在外预制件包层区域中。由此，外预制件包层区域中的纵向孔可以在拉制期间通过槽经受压力控制。
在实施方案中，多个纵向结构设置成在预制件包层区域中形成纵向孔的环。这样的纵向孔的环例如可以适用于在由包括预制元件的预制件拉制的纤维中提供空气包层。通过使孔环通过槽经受压力控制，可以获得高度精确的压力控制，并且达到的空气包层的空气填充因子可以是如期望的那样高的。
如上所述，预制元件可以有利地为预制环元件。预制环元件有利地适于与至少一个另外的预制元件组装，该另外的预制元件包括至少一个另外的预制中心元件和任选的一个或多个另外的预制环元件和任选的包覆管。
在实施方案中，本发明的实施方案的预制环元件包括具有长度和沿其长度的中心轴的环形壁。预制环元件具有外预制元件表面、内预制元件表面和由其长度限定的第一端部和第二端部。预制环元件包括环壁背景材料和多个纵向结构，所述纵向结构封闭在环壁背景材料中并在预制件的长度方向上延伸。
多个纵向结构中的一个或多个在预制环元件中形成纵向孔。预制环元件包括从其外预制元件表面延伸并且与至少一个纵向孔相交的至少一个槽，使得至少一个槽与环壁不完全相交。短语“环形壁的长度”和“预制环元件的长度”可互换使用。
预制环元件可适于与预制中心元件组装，该预制中心元件包括用于被拉制成微结构化光纤的最终纤维预制件的芯部分。
通过分开生产本发明的实施方案的(另外的)预制中心元件和(另外的)预制环元件，可以实现简单得多的生产，并且可以生产相对长的长度的预制元件，并且将其切割成期望的长度并储存用于以后与选择的预制中心元件一起使用。
预制环元件可以有利地通过将内中空杆布置在外中空杆内并且将纵向结构布置在内杆和外杆之间来提供。
环壁背景材料可以具有任何折射率，并且可以是掺杂的或非掺杂的。
在实施方案中，环壁背景材料包括例如由内杆提供的环壁内背景材料，和例如由外杆提供的环壁外背景材料，所述内背景材料和外背景材料可以相同或可以彼此不同。内背景材料和外背景材料例如可以在折射率方面彼此不同，改变折射率的掺杂剂，如ge、b、f、p、al，和/或活性材料掺杂剂如稀土元素er或yb。
在实施方案中，内背景材料和外背景材料基本上不含活性材料掺杂剂。
在实施方案中，内环壁内背景材料是掺杂氟的二氧化硅，并且外背景材料是未掺杂的二氧化硅。
原则上，预制环元件的元件—即形成环壁背景材料的元件(多个元件)和纵向结构可以由可由其拉制光纤的任何材料制成。合适的材料包括任何种类的玻璃，如二氧化硅玻璃、软玻璃、硫系玻璃或其任意组合。
封闭在环壁背景材料中的纵向结构原则上可以是任何种类的可应用于光纤的纵向结构。原则上，纵向结构可以在预制环元件的任何长度上延伸。有利地，预制环元件在预制环元件的基本上整个长度上延伸。
一般地，期望预制环元件包括分布在预制环元件的环形壁中的多个纵向结构，以在最终的微结构化光纤中提供期望的光学功能，例如以在包层的一部分，诸如微结构化光纤的层和/或包层子区域中提供期望的有效折射率。
在其中纵向结构布置成纵向结构的环的实施方案中，纵向结构的环包括接触纵向结构的环，其中纵向结构以沿其长度与相邻纵向结构接触的构造布置。供选择地，纵向结构的环是非接触纵向结构的环，其中纵向结构以其中它们沿着它们的长度不与相邻纵向结构接触从而形成间隙孔的构造布置。
术语“间隙孔”在本文中用于表示设置在相邻的纵向结构之间的纵向孔。
距离装置有利地布置在沿着预制元件的长度的两个或更多个位置处，用于控制纵向结构的距离。在实施方案中，至少一个距离装置布置在预制元件的每个端部处，例如，以布置在纵向结构之间的遮蔽元件(blindelement)的形式，以提供理想的纵向结构之间的距离，以形成在预制元件的纵向长度方向上，优选地在除了遮蔽件(blind)以外的预制元件的整个长度上延伸的间隙孔。遮蔽件可以例如是二氧化硅棒的部分。原则上，遮蔽件可以具有任何长度，但有利地，遮蔽件被选择为相对短的，以免浪费不必要的材料。同时，遮蔽件应有利地足够长，以确保预制环元件的高稳定性。遮蔽件的长度为例如长达预制件长度的50％。在实践中，遮蔽件可以尽可能短，同时仍然足够大以作为距离元件定位。
在实施方案中，封闭在环壁背景材料中的纵向结构包括实心结构。实心结构有利地是具有与环壁背景材料的折射率不同的折射率的实心结构。实心结构可以由与环壁背景材料如二氧化硅相同或不同的材料制成，并且其可以例如被掺杂以具有不同的折射率。在实施方案中，预制环元件包括实心纵向结构的环，其中实心纵向结构中的至少一些具有与环壁背景材料的折射率不同的折射率。
在实施方案中，实心结构的环包括非接触实心结构的环，其中实心结构以以下构造布置，其中它们沿着它们的长度不与相邻的实心结构接触，从而形成如上所述的间隙孔。距离装置可以有利地布置在沿着预制环元件的长度的两个或更多个位置处，用于控制相邻的实心结构之间的距离并由此限定纵向间隙孔的尺寸。
在其中预制环元件包括环壁内背景材料和具有不同折射率的环壁外背景材料的实施方案中，优选地，至少一些实心纵向结构具有与环壁内背景材料和环壁外背景材料中的至少一个不同的折射率。环壁内背景材料和环壁外背景材料可以有利地由下面进一步描述的内中空杆和外中空杆提供。
在实施方案中，封闭在环壁背景材料中的纵向结构包括至少一个中空管，该中空管包括沿中空管的长度并且优选地沿预制环元件的长度延伸的孔，即纵向孔。中空管(多个中空管)优选基本平行于预制环元件的中心轴。
优选地，预制元件，如预制中心元件或预制环元件包括中空管的环。
中空管的一个或多个孔优选基本上在中空管的整个长度上延伸，例如，例外之处在于，孔可以在其端部中的一个或两者处和/或在槽处闭合，如以下进一步描述的。
短语“中空管的环”应被解释为意指以并排构造布置的中空管，例如对应于环形壁，例如使得中空管的环与环形壁同心，或者供选择地呈六边形或八边形构造。
在实施方案中，中空管的环包括接触中空管的环，其中中空管以沿着它们的长度与相邻的中空管接触的构造布置。供选择地，中空管的环是非接触中空管的环，其中中空管以其中它们沿着它们的长度不与相邻的中空管接触从而形成纵向间隙孔的构造布置。距离装置例如如上所述的可以有利地布置在沿着预制环元件的长度的两个或更多个位置处，用于控制中空管的距离并从而限定纵向间隙孔的尺寸。
一般地，纵向孔可以具有相同或不同的横截面形状。
在其中预制元件包括源自中空管的孔以及间隙孔的孔的实施方案中，中空管孔和间隙孔在尺寸和横截面形状方面可以相同或不同。由此，可以获得大的设计自由度。
在实施方案中，预制环元件包括中空管，如多个中空管，并且中空管可以由与环壁背景材料(多种环壁背景材料)或例如如上面讨论的材料相同或不同的材料制成。
原则上，纵向结构可具有任何横截面周边，如圆形、正方形或具有任何数量的角。在如下所述预制元件被熔合和/或预拉制的情况下，纵向结构可以变形为具有近似正方形或矩形的横截面周边，其中预制元件为预制环元件和近似正方形、六边形或八边形，其中预制元件是预制中心元件。
在实施方案中，纵向结构以纵向结构的环布置，并且各个纵向结构为具有大的横向尺寸和短的横向尺寸的近似矩形，并且优选地，纵向结构布置为其各个大横向尺寸基本在径向方向上。
在其中预制元件是预制环元件的实施方案中，环壁可具有从内预制元件表面到外预制元件表面确定的任何厚度。在实践中，环壁的厚度可以沿环形的环状延伸不同或相同。优选地，环壁厚度沿其长度是基本均匀的，这使得将预制环元件与一个或多个另外的预制元件组装成最终的预制件组件并由预制件组件拉制微结构化光纤更简单。
在实施方案中，环壁沿其环状延伸至少在横截面上，优选在其整个长度上具有基本上相同的厚度，更优选地，预制环元件在其中心轴上相对于厚度是基本圆形对称的。
环壁具有由内预制元件表面限定的平均内径(id)和由外预制元件表面限定的平均外径(od)。
平均内径(id)和平均外径(od)可具有任何尺寸，其中od>id。实践中，平均内径(id)应该有利地不太小。如果待与预制中心元件组装的预制环元件的平均内径(id)具有太大的平均内径(id)，则可预拉制预制环元件以获得期望的平均内径(id)。
通常希望平均内径(id)为至少约1mm，如至少约2mm，如至少约3mm，如至少约5mm，如至少约8mm。
平均内径(id)和平均外径(od)沿着预制环元件的长度有利地基本恒定，优选地，由0.5倍的od减去id限定的预制环元件的厚度为约0.3mm至约2cm，如约1mm至约1cm，如约3mm至约6mm。
实践中，优选地选择id和od的相对尺寸，使得至少预制环元件的横截面中的id/od为约0.3至约0.95，如约0.7至约0.9。
在实施方案中，环壁包括内中空杆、外中空杆和封闭在内杆和外杆之间的多个纵向结构。
在实施方案中，纵向结构通过被保持在环形壁背景材料中的适当位置，如在内中空杆和外中空杆之间来封闭。为了确保预制环元件的安全处理而没有任何纵向结构从封闭状态滑出的风险，纵向结构可以通过位于预制环元件的一个或两个端部处和/或预制环元件的部分的保持装置而保持在适当位置，例如纵向结构和环形壁背景材料可以熔合在一起。保持装置可以同时用于闭合任选的孔和/或用作如上所述的距离装置。
内中空杆和外中空杆可以具有相同或不同的杆壁厚度，并且它们可以由相同或不同的材料制成，和/或具有相同或不同的折射率。
在实施方案中，内中空杆具有内杆壁厚，并且外杆具有外杆壁厚，其中内杆壁厚和外杆壁厚彼此独立地为约1mm至约1cm，如约2mm至约5mm。
内中空杆具有内杆平均内径(icid)和内杆平均外径(icod)，并且外中空杆具有外杆平均内径(ocid)和外杆平均外径(ocod)。
icid/icod和ocid/ocod优选彼此独立地为约0.3至约0.95，如约0.7至约0.9。
如所解释的，预制元件可以在与另外的预制元件(多个另外的预制元件)组装之前被预拉制至期望的内径。因此，在预制元件是预制环元件的情况下，预制环元件的内径和外径的相对尺寸以及内杆和外杆的内径和外径的相对尺寸比实际尺寸更重要，并且有利地，初始制造的预制环元件具有比实际预期的用于最终预制件所需的更大的内径。
待与另外的预制元件(多个另外的预制元件)组装的预制元件原则上可具有可处理的任何长度，并且一般期望预制元件在其用于组装的状态下，例如在预拉制后，具有约50cm至约150cm的长度。在实施方案中，预制元件最初被生产成具有长达约1.5m，如长达约1m，如长达约0.5m的长度。此后，预制元件可以被预拉制以具有更大的长度，其中在预拉制之后或期间，其被切割成若干具有更短长度的预制元件，和/或最初生产的预制元件被切割成若干具有更短长度的预制元件，例如每个50-150cm，然后各个较短长度的预制元件可以在与另外的预制元件组装之前被预拉制，以用于最终的预制件组件。
在实施方案中，预制环元件具有至少约5mm，如至少约10mm，如约15mm至约5cm或甚至10cm的内径。
在实施方案中，预制环元件的环壁相对于厚度具有完全旋转对称性。在实践中，处理这样的预制环元件更简单，因为它们与另外的预制元件(多个另外的预制元件)组装更简单。
供选择地，预制环元件的环壁可以在其中心轴上相对于厚度具有n重旋转对称，其中n高达500，如高达100，如高达50，如2至20。在实践中，期望在其中心轴上具有n重旋转对称的预制环元件的环壁具有至多10重对称，如6至9重对称。
有利地，预制环元件包括多个纵向结构，所述多个纵向结构封闭在环壁背景材料中，其中纵向结构优选在预制环元件的基本整个长度上延伸。
在实施方案中，封闭在环壁背景材料中的纵向结构在材料和/或形状和/或尺寸方面相同或不同。
有利地，预制环元件包括一个或多个纵向结构的环，其中每个纵向结构的环具有相等的外尺寸，由此使得组装预制环元件相对简单，例如通过将纵向结构的环封闭在内中空杆和外中空杆之间。纵向结构的环的纵向结构可以任选地彼此不同。在实施方案中，纵向结构的环的纵向结构包括交替的实心结构和中空管。在实施方案中，纵向结构的环的纵向结构包括具有交替的大孔径和小孔径的中空管。
在实施方案中，多个纵向结构沿着环形壁的环状延伸以并排构造方式布置，以形成至少一个纵向结构的环，如两个纵向结构的环，如三个纵向结构的环。具有多于一个纵向结构的环的选择为以简单方式制备最终预制件组件提供甚至更大的自由度，并且预制环元件因此可用于提供包层区域的大部分，如内包层、外包层或其部分或甚至是由包括预制环元件的预制件拉制的最终微结构化光纤的全部包层。
在其中预制环元件包括两个或更多个纵向结构的环的实施方案中，两个或更多个纵向结构的环有利地旋转偏移，这使得将纵向结构布置在外中空杆和内中空杆之间更简单。为了简单组装，纵向结构可具有如上所述的有角的外形，如正方形或矩形或具有单个平面侧。
在实施方案中，预制环元件包括至多两个纵向结构的环。
在预制元件包括至少一个中空管和/或至少一个间隙孔的情况下，本发明是特别有利的。由于预制元件，可以在将包括这样的预制环元件的最终预制件拉制成光纤的过程中以简单的方式控制这样的中空管的孔和这样的间隙孔。
预制元件有利地通过以下描述的方法获得。
本发明还包括一种生产例如如上所述的预制元件的方法。
该方法包括提供多个纵向结构和设置纵向结构以在背景材料中形成纵向孔(多个纵向孔)，该方法包括提供从外预制元件表面延伸并且与至少一个纵向孔相交的至少一个槽，并且其中至少一个槽与预制元件不完全相交。
纵向结构可以是如上所述的，并且纵向孔可以由中空管提供，或作为纵向结构之间的间隙孔提供。
有利地，该方法包括布置纵向结构，以提供基本上平行于预制元件的中心轴的多个纵向孔。
优选地，该方法包括提供至少一个槽，所述至少一个槽为在预制元件内从其外预制元件表面径向向内切口的形式，其中径向向内切口基本上垂直于中心轴。切口可以例如呈倾斜环状切口的形式，例如，具有高达约45度，如高达约25度，如高达约15度的角度。在实践中，将槽制备为基本垂直于中心轴是更简单的。
在实施方案中，该方法包括提供若干槽，例如一个或多个弧形槽，其一起与期望的待相交的孔相交。
在实施方案中，所述方法包括通过提供多个弧形径向向内的切口来提供多个槽，每个切口具有至少约50度，如80度至约350度，如约150度至约180度的相对于外预制元件表面的弧形形状。多个槽可以例如沿预制元件中心轴而轴向移位。
为了确保甚至在切口将与许多的孔相对相交情况下的高稳定性，多个径向向内的切口可以有利地沿预制元件的轴移位，并且优选地相对于彼此旋转地偏移。
有利地，至少一个槽设置在距离预制元件的第一端部一定距离处，该距离优选地长达预制元件的长度的1/10，所述距离优选为至少约0.5mm或更长，至少约5mm或更长，如约1cm至约20cm。
该方法可进一步包括在从预制件的第一端部到相交点的位置处，如在预制件的第一端部处和/或在朝向预制件的第一端部的相交点和/或在与孔相交的另外的槽处闭合相交的孔，相交的孔优选通过塌陷和/或通过将固体材料填充到孔中而闭合，如上所述。
在实施方案中，该方法包括堆叠纵向结构，并且任选地将堆叠的纵向结构布置在外杆中。堆叠纵向结构的方法在本领域中是熟知的，并且因此在本文中不再进一步描述。
在其中预制元件是预制中心元件的实施方案中，该方法包括堆叠纵向结构，以至少形成预制件芯区域和围绕预制件芯区域的预制件包层区域，其中形成纵向孔的多个纵向结构被设置在预制件包层区域中。纵向结构原则上可以被堆叠，以设置具有任何横截面结构的孔，但是优选孔以六边形或八边形横截面图案设置。
在实施方案中，该方法包括布置纵向结构以形成预制件包层区域，使得其包括围绕预制件芯区域的内预制件包层区域和围绕内预制件包层区域的外预制件包层区域。由此可以形成槽以与外包层区域的孔相交。
在实施方案中，该方法包括设置多个纵向结构以在预制件包层区域中形成纵向孔的环。纵向孔的环可适于在由包括预制元件的预制件拉制的纤维中提供空气包层。
在实施方案中，该方法包括形成至少一个槽，其呈与中空管的多个孔和/或所有间隙孔相交的环状槽的形式。在预制元件是预制环元件的情况下，有利的是，基本上中空管的所有孔和/或预制环元件的所有间隙孔都与环状槽相交。在预制元件是预制中心元件的情况下，优选的是至少中空管的所有孔和/或预制件包层区域或外预制件包层区域的所有间隙孔。
在其中预制元件是预制环元件的实施方案中，该方法包括提供外环壁部分、内环壁部分和多个纵向结构，和将纵向结构封闭在外环壁部分和内环壁部分之间以形成纵向孔，并且提供延伸穿过外环壁部分且与至少一个所述纵向孔相交的至少一个槽。如上所述，预制环元件可包括诸如保持装置(多个保持装置)和/或距离装置(多个距离装置)的另外的元件。
外环壁部分可具有提供外预制元件表面的外表面，并且该方法包括形成至少一个槽，以从外预制元件表面延伸，和与所述纵向孔(多个纵向孔)相交。内环壁部分和外环壁部分以及纵向结构可以如上所述。
有利地，外环壁部分是外中空杆，而内环壁部分是内中空杆。
优选地，将纵向结构封闭在外环壁部分和内环壁部分之间包括将外环壁部分和内环壁部分与其间的纵向结构组装，任选地布置保持装置(多个保持装置)和/或距离装置(多个距离装置)，和通过纵向结构将外环壁部分和内环壁部分熔合在一起。
在实施方案中，所述组装包括布置内壁部分，其内环壁的外表面面向外环壁的内表面，和将一个纵向结构布置在内环壁的外表面和外环壁的内表面之间，如将多个纵向结构布置在纵向结构的环中的内环壁的外表面之间，其任选地使用距离装置，以在相邻的纵向结构之间提供一个或多个间隙孔。
在实施方案中，内环壁部分和外环壁部分是中空杆，并且组装包括将内环壁部分插入到外环壁部分中，和在内环壁部分和外环壁部分之间布置多个纵向结构，其任选地使用距离装置，以在相邻的中空杆之间提供一个或多个间隙孔。
在实施方案中，该方法包括以并排构造布置纵向结构，以围绕内环壁部分，以形成至少一个纵向结构的环，如两个纵向结构的环，如三个纵向结构的环。
有利地，多个纵向结构中的一个或多个是具有纵向孔的中空管，和/或纵向孔是纵向结构之间的纵向间隙孔，其中提供至少一个槽以与中空管的至少一个孔和/或至少一个间隙孔相交。优选地，所有的纵向结构都是中空管，任选地包括一个或多个具有基本平行于预制元件的中心轴的多个纵向孔(多个中空管)的管。
在实施方案中，纵向结构以其中各个纵向结构沿着它们的长度与相邻纵向结构接触的构造布置。
在实施方案中，纵向结构以以下构造布置在纵向结构的环中，在该构造中，各个纵向结构与相邻纵向结构不接触，由此形成如上所述的间隙纵向孔形式的纵向孔。优选地，该方法包括在沿着预制环元件的长度的两个或更多个位置处布置距离装置，用于控制纵向结构之间的距离。由此，距离装置也可以应用于控制纵向结构的间隙孔的尺寸。
在实施方案中，预制元件是预制环元件，并且多个纵向结构是中空管，每个中空管包括至少一个孔，和/或预制件包括具有间隙孔的纵向结构的环，所述方法包括提供至少一个槽，其从外预制元件表面延伸并且与多个孔和/或间隙孔相交，其中至少一个槽与环壁不完全相交。优选地，至少一个槽是与多个，如基本上所有的孔和/或间隙孔相交的环状槽。槽可以是如上所述的。
有利地，预制元件在形成槽之前至少部分地熔合，以确保在切割过程期间预制元件的稳定性。术语“至少部分地熔合”旨在意指纵向结构被熔合到相邻的纵向结构，和/或熔合到形成背景材料的结构，例如，在预制环元件的情况下，熔合到内中空杆和/或外中空杆。
本发明还包括由包括如上所述的预制元件和至少一个另外的预制元件的预制件组件生产微结构化光纤的方法。
在实施方案中，生产微结构化纤维的方法包括将预制件组装成预制件组件的第一步，和由预制件组件拉制微结构化光纤同时控制预制元件的相交孔内的压力的第二步。
有利地，所述方法包括在拉制期间使与槽相交的所述预制元件的纵向孔经受预制环元件受控压力，其中预制环元件受控压力通过所述槽施加。
在实施方案中，至少一个另外的预制元件是具有长度和第一端部和第二端部以及孔的包覆管，并且预制件组装包括将所述预制元件设置到所述包覆管的所述孔中以形成预制元件-包覆管界面，其中预制件组件具有包括所述预制元件的所述第一端部和所述包覆管的所述第一端部的第一端部部分。
短语“预制元件-包覆管界面”用于指代预制元件和包覆管之间的界面，其中预制元件任选地被指定为预制环元件或预制中心元件。
短语“预制环元件-预制中心元件界面”用于指代预制环元件和预制中心元件之间的界面，其中至少一个预制元件是根据本发明的实施方案的，并且另一个预制元件可以是另外的预制元件。
上面讨论的界面一起被称为“元件界面(多个元件界面)”，并且它们中的每一个都被称为元件界面。元件界面可以具有在形成元件界面的预制元件和另外的预制元件之间的呈空隙形式的界面空隙。
包覆管可以有利地由二氧化硅，任选的掺杂的，例如掺杂有氟化物的二氧化硅制成。
在实施方案中，预制元件是预制中心元件。
在实施方案中，预制元件是预制环元件。
在实施方案中，该方法包括提供根据本发明的实施方案的预制环元件，和布置环形壁以围绕另外的预制中心元件以形成预制环元件-预制中心元件界面。组装另外的预制中心元件和预制环元件使得预制件组件具有包括预制中心元件的第一端部和预制环元件的第一端部的第一端部部分。
在实施方案中，生产微结构化纤维的方法包括组装预制件，和将预制件组件拉制成微结构化纤维，其中组装预制件包括提供具有长度和第一端部和第二端部的另外的预制中心元件，具有长度和第一端部和第二端部以及孔的包覆管和至少一个预制环元件，例如如上所述的。
·将环形壁布置成围绕预制中心元件以形成预制环元件-预制中心元件界面，和
·将环形壁布置到包覆管的孔中，以形成预制环元件-包覆管界面，
其中预制件组件具有包括预制中心元件的第一端部、预制环元件的第一端部和包覆管的第一端部的第一端部部分。
(另外的)预制中心元件通常将包括将提供芯区域和通常的微结构化光纤的包覆区域的一部分的材料。在实施方案中，(另外的)预制中心元件是中空预制中心元件，例如，用于提供中空纤维。
(另外的)预制中心元件可以包含现有技术的预制件中通常使用的任何材料。
术语“芯”和“芯区域”可互换使用，并且术语“包层”和“包层区域”可互换使用。
在实施方案中，该方法包括提供根据本发明的实施方案的预制中心元件，和布置另外的预制环元件以围绕预制中心元件。组装预制中心元件和另外的预制环元件，使得预制件组件具有包括预制中心元件的第一端部和预制环元件的第一端部的第一端部部分。
在组装预制件之前，预制元件可被预拉制以具有期望的外径和/或以在预制环元件的情况下具有相对于另外的预制中心元件的外径期望的内径-例如，内预制环元件直径略大于另外的预制中心元件的外径。在有待组装到预制件组件的若干预制环元件的情况下，这两个或更多个预制环元件可以同时或分别被预拉制。
可以在预拉制之前或之后提供槽。
在实施方案中，组装预制件包括提供本发明的实施方案的两个或更多个预制环元件，和将预制环元件与径向最内侧的另外的预制中心元件同轴布置。
在实施方案中，组装预制件包括提供没有纵向结构的另外的遮蔽预制环元件，和将本发明的实施方案的预制环元件(多个预制环元件)和遮蔽预制环元件(多个遮蔽预制环元件)与径向最内侧的另外的预制中心元件同轴布置。
在实施方案中，组装预制件包括提供本发明的实施方案的预制中心元件和另外的预制环元件，和将另外的预制环元件与径向最内侧的预制中心元件同轴布置。
元件可以在拉制之前部分或完全熔合，但是只要各元件被完全封闭或锁定在包覆管中，熔合元件可以不是必须的。
在组装预制件后，将预制件组件拉制成微结构化光纤，例如，在拉制塔中。有利地，在预制件第一端部附近的第一端部部分处固定预制件，并且在例如如由现有技术的纤维拉制方法已知的升高的温度下由预制件的第二端部拉制微结构化光纤。
在实施方案中，至少一个元件界面在预制件组件拉制成微结构化纤维的至少一部分期间经受相对于大气压减小的压力。
在包括预制环元件的实施方案中，预制环元件-预制中心元件界面和预制环元件-包覆管界面中的至少一个在将预制件组件拉制成微结构化纤维的至少一部分期间经受相对于大气压的减小的压力。
元件界面(多个元件界面)处的减小的压力确保没有空气(或其他气体)被捕获在各个元件界面中从而在最终的微结构化光纤中形成不希望的气泡，并且预制元件完全熔合到另外的预制元件(多个另外的预制元件)。
在实施方案中，预制环元件完全熔合到(另外的)预制中心元件和/或预制环元件完全熔合到拉制的微结构化光纤中的包覆管。
减小的压力有利地是待由纤维制造商选择的可选压力。
在实施方案中，(另外的)预制中心元件包括至少一个孔，如源自中空管的孔或间隙孔，沿其长度延伸，优选从(另外的)预制中心元件的第一端部延伸并且基本上延伸到(另外的)预制中心元件的第二端部，该方法包括在拉制过程中使(另外的)预制中心元件的至少一个孔经受预制中心件受控压力。在预制中心元件是根据本发明的实施方案的情况下，压力控制有利地通过预制中心元件中的槽提供。
选择预制中心件受控压力来控制微结构化光纤中的孔的最终尺寸。在预制中心件受控压力是相对于大气压的减小的压力的情况下，孔可以在拉制的微结构化光纤中完全或部分地塌陷。在预制中心件受控压力是大气压力或相对于大气压力增加的压力的情况下，孔的尺寸可以如其在现有技术中已知的那样进行调节。
在实施方案中，(另外的)预制中心元件包括至少第一类别的孔和至少第二类别的在长度方向上延伸的孔，如从(另外的)预制中心元件的第一端部并且到其第二端部，所述方法包括，在拉制过程中，使至少一个第一类别的孔经受第一预制中心件受控压力，和使至少一个第二类别的孔经受第二预制中心件受控压力。
在实施方案中，可以如us8,215,129和/或us6,954,574中所述提供对(另外的)预制中心元件孔(多个预制中心元件孔)或第一和第二类别的孔的径向最内侧的压力控制。在预制中心元件是根据本发明的实施方案的情况下，有利地通过预制中心元件中的槽提供对第一和第二类别的孔的径向最外侧的压力控制。
在实施方案中，预制元件包括至少一个中空管，该中空管具有在长度方向上延伸，例如从预制元件的第一端部到预制元件的第二端部延伸的孔和/或至少一个间隙孔，并且该方法包括在拉制过程中，使预件元件的至少一个孔经受预制元件受控压力。
有利地，与槽相交的孔在拉制过程中通过槽经受预制元件受控压力。
选择预制元件受控压力以控制源自拉制的微结构化光纤中的预制元件的相交孔的最终尺寸。预制元件受控压力可以是相对于大气压减小的压力、大气压或相对于大气压增加的压力，以调节拉制的微结构化光纤中的孔的尺寸。
优选地，在拉制期间独立于至少一个其他受控压力，如施加到另外的预制中心元件的孔的预制中心件受控压力控制预制元件受控压力。
有利地，至少一个槽位于突出超过组装的预制件中的包覆管的预制环元件的端部部分处。由此，预制元件受控压力可以通过槽施加在未被包覆管覆盖的端部部分处。槽优选地定位在距离预制元件的第一端部一定距离处，该距离长达预制环元件的长度的1/10，该距离优选为至少约5mm或更长，如约1cm至约20cm，如上所述的。
在实施方案中，(另外的)预制中心元件的第一端部、(另外的)预制环元件的第一端部和包覆管的第一端部在预制件端部部分处顺序地偏移，使得(另外的)预制环元件的端部部分突出超过包覆管的端部，并且优选地使得(另外的)预制中心元件的端部部分突出超过(另外的)预制环元件的端部。(另外的)预制中心元件和(另外的)预制环元件中的至少一个和任选两者是根据本发明的实施方案的。
通过这种布置，便利地将减小的压力施加到各元件界面以及通过预制中心元件和/或预制环元件的槽施加预制元件受控压力，和任选地施加在(另外的)预制中心元件的端部处施加的另外的预制中心件受控压力。各个压力控制可以在沿着预制件组件的端部部分的分开的部分处应用，该预制件组件具有顺序偏移的预制中心元件第一端部、预制环元件第一端部和包覆管第一端部，优选地在分开的部分之间具有密封件。
在实施方案中，通过用包括两个或更多个压力控制部分的压力控制帽包封预制件组件的端部部分并且施加密封件以独立地密封住压力控制的孔来提供一个或多个压力控制，其包括在槽的相对侧上的至少一对槽密封件。优选地，相交的孔在从预制元件的第一端部到相交槽的位置处，如在预制元件的第一端部处和/或在朝向第一端部的相交处和/或在另外的相交槽处闭合。一对槽密封件中的每一个优选地在压力控制帽和预制元件的端部部分的外预制元件表面之间形成环状密封。
优选地，预制件组件的拉制包括在拉制塔中将预制件组件拉制成微结构化光纤，其中预制件组件在其第一端部部分处经受至少一个压力控制，优选地经受两个或更多个独立的受控压力控制。
在实施方案中，预制件组件的拉制包括在升高的温度下从其第二端部部分拉伸预制件组件。
本发明还包括可通过上述方法获得的微结构化光纤。
除非存在不结合这样的特征的特定原因，否则包括范围和优选范围的、如上所述的本发明的所有特征和本发明的实施方案可以在本发明的范围内以各种方式进行组合。
附图简述
参考附图，通过以下对本发明的实施方案的说明性和非限制性描述，将进一步阐明本发明的上述和/或另外的目的、特征和优点。
图1是具有实心结构和/或中空杆的本发明实施方案的预制环元件的实施方案的横截面视图。
图2a是具有中空管的本发明实施方案的预制环元件的实施方案的横截面视图。
图2b是与图2a的实施方案相对应的预制环元件的实施方案的横截面视图的一部分图像，其中预制环元件已经被熔合和预拉制。
图3是具有间隙孔的本发明实施方案的预制环元件的实施方案的横截面视图。
图4a是具有多中空管的本发明实施方案的预制环元件的实施方案的横截面视图。
图4b是与图4a的实施方案相对应的预制环元件的实施方案的横截面视图的一部分图像，其中预制环元件已经被熔合和预拉制。
图5a是具有7个孔的多中空管的横截面视图。
图5b是具有19个孔的多中空管的横截面视图。
图6是包括具有槽的预制环元件的预制件的端部部分的侧视图。
图7a是包括安装有压力控制装置的预制环元件的预制件组件的端部部分的示意图。
图7b是包括预制环元件并且安装有压力控制装置的预制元件的预制件组件的端部部分的示意图。
图8、9、10和11是组装的预制件的横截面视图，每个包括预制环元件。
图12、13和14是由预制件组件拉制的微结构化光纤的横截面视图，每个包括根据本发明实施方案的预制环元件。
图15是根据本发明实施方案的预制中心元件的横截面视图。
图16是根据本发明的另一实施方案的预制中心元件的横截面视图。
图17和18是由预制件组件拉制的微结构化光纤的横截面视图，每个包括根据本发明实施方案的预制中心元件。
图是示意性的，并且可以为了清楚而简化。相同的或相应的部分通篇使用相同的附图标记。
从下文给出的描述，本发明的适用性的进一步范围将变得显而易见。然而，应理解的是，尽管指出了本发明的优选实施方案，但详细描述和具体实施例仅以说明的方式给出，因为对于本领域技术人员而言，在本发明的精神和范围内的各种变化和修改从该详细描述将变得显而易见。
图1中示出的预制环元件包括具有垂直于横截面视图的长度的环形壁1和中心轴c。环形壁1具有限定外径od的外预制元件表面os和限定内径id的内预制元件表面is。预制环元件包括由内中空杆2和外中空杆3提供的环壁背景材料和多个纵向结构4，其中至少一个纵向结构4是中空管，该中空管被封闭在环壁背景材料中并且在预制环元件的长度方向上延伸。未示出的槽从外表面os提供并且与纵向结构4的中空管的至少一个孔相交。
内杆2和外杆3可以是如上所述的。在示出的实施方案中，内中空杆2具有比外中空杆3更薄的壁厚，并且有利地，内中空杆可以是掺杂氟的。外预制元件表面os由外中空杆3的外表面提供，并且外中空杆3具有内表面iso。内预制元件表面由内中空杆2的内表面提供，并且内中空杆2还具有外表面osi。
纵向结构4包括至少一个中空管，而其余的可以是实心结构和/或中空管。优选地，纵向结构4是中空管，例如呈毛细管的形式。
纵向结构4沿着环形壁的环形以并排构造的方式布置，以形成纵向结构的环。
图2a和2b中示出的预制环元件包括具有垂直于横截面视图的长度的环形壁11和中心轴。环形壁11具有限定外径od的外预制元件表面os和限定内径id的内预制元件表面is。预制环元件包括由内中空杆12和外中空杆13提供的环壁背景材料和多个纵向结构14，所述多个纵向结构14被封闭在环壁背景材料中并沿预制环元件的长度方向延伸。
纵向结构14呈中空管的形式，每个中空管包括纵向孔14a。中空管14被封闭在内中空杆12和外中空杆13之间。未示出的槽从外表面os提供并且与中空管14的至少一个孔相交。
在图2b中，预制环元件已被熔合和预拉制，并且可以看出，中空管14分别与内中空杆12和外中空杆13之间的空隙已被去除，并且进一步地，中空管已变形为大致正方形的。
图3中示出的预制环元件包括具有垂直于横截面视图的长度的环形壁21和中心轴。环形壁21具有限定外径od的外预制元件表面os和限定内径id的内预制元件表面is。预制环元件包括由内中空杆22和外中空杆23提供的环壁背景材料和多个纵向结构24，所述多个纵向结构24被封闭在环壁背景材料中并沿预制环元件的长度方向延伸。
纵向结构24是实心结构和/或中空杆。优选地，纵向结构24是中空管，例如呈毛细管的形式。
纵向结构24被封闭在内中空杆22和外中空杆23之间。
纵向结构24布置成非接触纵向结构的环，其中纵向结构以其中它们沿它们的长度不与相邻的纵向结构接触从而形成间隙孔25的构造布置。未示出的槽从预制元件外表面os提供并且与间隙孔25中的至少一个孔相交。
为了将纵向结构保持在适当的位置，未示出的距离装置有利地布置在沿如上所述的预制环元件的长度的两个或更多个位置处。
图4a和4b中示出的预制环元件包括具有垂直于横截面视图的长度的环形壁和中心轴。环形壁具有限定外径od的外预制元件表面os和限定内径id的内预制元件表面is。预制环元件包括由内中空杆32和外中空杆33提供的环壁背景材料和呈多中空管34形式的多个纵向结构，所述多个纵向结构被封闭在环壁背景材料中并沿着预制环元件的长度方向延伸。
多中空管34各自包括在其长度方向上延伸的多个纵向孔。
多中空管34非常有利于在预制环元件中或在预制中心元件中使用，其中槽将与孔中的至少一些相交，因为在这种情况下，可以足以与孔中的一些孔相交，而仍然获得期望的空气分数，该空气分数在拉制微结构化光纤期间可以通过预制元件受控压力控制。
在图4b中，预制环元件已被熔合和预拉制，并且可以看出，多中空管34分别和内中空杆32和外中空杆33之间的空隙已被去除，并且进一步地，中空管已变形为大致正方形的。
图5a中是适合用于本发明的实施方案的预制元件，如预制环元件或预制中心元件的实施方案的具有7个孔的多中空管的实例。
图5a中是适合用于本发明的实施方案的预制环元件，如预制环元件或预制中心元件的实施方案的具有7个孔的多中空管的实例。
图5b中是适合用于本发明的实施方案的预制环元件，如预制环元件或预制中心元件的实施方案的具有19个孔的多中空管的实例。
例如通过堆叠许多(对应于期望的孔数目)毛细管c并将它们布置在较大的中空管t中并且在孔的压力控制下以确保它们不塌陷并且获得多中空管的期望的外径来预拉制组件生产多中空管。有利地，拉制非常长的多中空管，然后将长的多中空管切割成若干合适长度的多中空管。
图6中示出其端部部分的预制件组件包括另外的预制中心元件41、本发明的实施方案的预制环元件42和呈包覆管43形式的另外的预制元件。在供选择的未示出的实施方案中，预制环元件转换成另外的预制环元件，并且另外的预制中心元件是根据本发明的实施方案的预制中心元件。
安装保持器44以将包覆管43以及另外的预制中心元件41和预制环元件42保持在适当的位置。也可以使用保持器44，用于安装未示出的压力控制帽，例如安装到保持器的颈部44a。
预制环元件42包括与预制环元件42的多个孔相交的槽45。相交的孔在预制环元件42的第一端部42a处闭合。
另外的预制中心元件41的第一端部41a、预制环元件42的第一端部42a和包覆管43的第一端部43a在预制件端部部分处顺序地偏移，使得包括槽45的预制环元件的端部部分突出超过包覆管43的端部，并且使得另外的预制中心元件41的端部部分突出超过预制环元件42的端部42a。
在图6中示出的实施方案的变型中，预制件组件不包括包覆管，并且安装保持器44以保持和控制拉制期间预制件组件的稳定性，例如具有代替包覆管的未示出的导向管。
图7a中示出其端部部分的预制件组件包括另外的预制中心元件51、本发明的实施方案的预制环元件52和包覆管53。预制件组件的端部部分安装有包括压力控制帽56的压力控制装置和包括多个压力管连接件p1、p2、p3和p4的加压装置。
预制环元件52包括与预制环元件52的多个孔54相交的槽55。相交的孔在预制环元件52的第一端部52a处闭合。
另外的预制中心元件51的第一端部51a、预制环元件52的第一端部52a和包覆管53的第一端部53a在预制件组件端部部分处顺序地偏移，使得包括槽55的预制环元件的端部部分突出超过包覆管的端部53a，并且使得另外的预制中心元件51的端部部分突出超过预制环元件52的端部52a。
包覆管53在其第一端部53a处被安装到压力控制帽56，以由此提供多个腔室-在这里是由各密封件57分开的4个腔室c1、c2、c3和c4。
另外的预制中心元件51包括多个未示出的孔，该多个未示出的孔终止于另外的预制中心元件51的第一端部51a处，使得另外的预制中心元件51的未示出的孔与第一腔室c1流体连通，使得可以经由压力管连接件p1在第一腔室c1中控制这些孔内的压力。
预制环元件52的第一端部52a位于第二腔室c2中，在第二腔室c2中可以通过压力管连接件p2来控制压力，并且由预制环元件-预制中心界面形成的界面空隙与第二腔室c2流体连通，以由此在预制环元件-预制中心界面处施加减小的压力。
槽55位于第三腔室c3中，在第三腔室c3中可以通过压力管连接件p3来控制压力，使得预制环元件52的相交的孔通过槽55与第三腔室c3流体连通，以由此控制预制环元件52的相交的孔中的压力。
预制环元件-包覆管界面的压力与第四腔室c4流体连通，使得可以通过压力管连接件p4控制该压力，由此在预制环元件-包覆管界面处施加减小的压力，使得界面空隙在拉制的纤维中闭合。
可以应用许多其他构造以提供对各个孔和/或界面的单独控制。
图7b中示出其端部部分的预制件组件是图7a中示出的预制件组件的变型，其中预制中心元件和预制环元件二者都是根据本发明的实施方案的。预制件组件包括预制中心元件58、预制环元件52和包覆管53。预制件组件的端部部分安装有压力控制装置和加压装置，该压力控制装置包括压力控制帽56，该加压装置包括多个压力管连接件p1、p2、p3、p4和p5。
预制环元件52包括与预制环元件52的多个孔54相交的槽55。相交的孔在预制环元件52的第一端部52a处闭合。
预制中心元件58包括多个未示出的纵向孔，其终止于预制中心元件58的第一端部58a。预制中心元件包括与预制中心元件58的未示出的孔中的一些，诸如预制中心元件58的所有纵向孔或适于提供外包层和/或空气包层的预制中心元件58的径向最外侧纵向孔相交的槽59。在本实施方案中，预制中心元件可具有多个不相交的纵向孔，其对于相交的纵向孔径向向内布置。这样的不相交的孔可以例如适于形成由预制件组件拉制的最终光纤的芯区域和/或内包层区域的部分。相交的孔在例如填充有密封材料，如环氧树脂或二氧化硅的另外的槽59a处闭合，或者另外的槽59a上方的部分简单地塌陷。
预制中心元件58的第一端部58a、预制环元件52的第一端部52a和包覆管53的第一端部53a在预制件组件端部部分处顺序偏移，使得包括槽55的预制环元件52的端部部分突出超过包覆管的端部53a，并且使得包括槽59的预制中心元件58的端部部分突出超过预制环元件52的端部52a。
包覆管53在其第一端部53a处被安装到压力控制帽56，以由此提供多个腔室-在此为由各密封件57分开的5个腔室c1、c2、c3、c4和c5。
终止于预制中心元件58的第一端部58a的预制中心元件58的未相交的纵向孔与第一腔室c1流体连通，使得可以通过压力管连接件p1在第一腔室c1中控制这些孔内的压力。
预制中心元件58中的槽59位于第二腔室c2中，在第二腔室c2中可以通过压力管连接件p2控制压力，使得预制元件58的相交的孔通过槽59与第二腔室c2流体连通，以由此控制预制元件58的相交的孔中的压力。
预制环元件52的第一端部52a位于第三腔室c3中，在第三腔室c3中可以通过压力管连接件p3控制压力，并且预制环元件-预制件中心界面与第三腔室c3流体连通，以由此在预制环元件-预制件中心界面处施加减小的压力。
预制环元件52中的槽55位于第四腔室c4中，在第四腔室c4中可以通过压力管连接件p4来控制压力，使得预制环元件52的相交的孔通过槽55与第四腔室c4流体连通，以由此控制预制环元件52的相交的孔中的压力。
预制环元件-包覆管界面的压力与第五腔室c5流体连通，使得可以通过压力管连接件p5来控制压力，由此在预制环元件-包覆管界面处施加减小的压力。
可以应用许多其他构造以提供对各个孔和/或界面的单独控制。
图8中示出的组装的预制件适于提供具有被空气包层环分开的内包层区域和外包层区域的双包层微结构化光纤。预制件组件包括由第一预制环元件62围绕的另外的预制中心元件61，第一预制环元件62被包覆管64包围的第二预制环元件63包围。
另外的预制中心元件61包括用于提供微结构化光纤的芯区域的掺杂中心区域61a。
如上所述，第一预制环元件62包括由中空管或间隙孔提供的多个孔62a。孔62a不对称地布置，并具有在最终的微结构化光纤的内包层区域中提供扰频器元件的功能，以去除内包层区域中的不期望的螺旋射线。
第二预制环元件63包括孔环63a，该最终的微结构化光纤中的孔环提供空气包层环，其确保可在内包层区域中引导选择的波长的光。
孔环63a的孔为近似矩形，其具有大的横向尺寸和短的横向尺寸，并且以其各自的大的横向尺寸基本上在径向方向上布置。由此，在孔环的相邻孔之间布置有较长的桥，其在微结构化光纤中产生高质量的空气包层，用于确保在内包层区域中引导具有期望波长，例如达到2μm以下，如1μm以下或甚至500nm以下的光。在供选择的未示出的实施方案中，孔环的孔为近似正方形或近似矩形，并且布置成其各自的较短横向尺寸基本上在径向方向上。由此，桥变得相对短，如果将切割纤维，这可能是优点。
如可看到的，各预制元件，另外的预制中心元件61、第一预制环元件62、第二预制环元件63和包覆管64布置有小间隙g。这些间隙g可以有利地在拉制微结构化光纤之前去除，例如通过熔合。供选择地，这些间隙g将在拉制微结构化光纤期间去除。
在图8的预制件组件的变型中，另外的预制中心元件是根据本发明的实施方案的，并且预制环元件中的一个或两者是另外的预制环元件(多个另外的预制环元件)。
图9中示出的组装的预制件适用于提供具有被空气包层环分开的内包层区域和外包层区域的双包层中空芯微结构化光纤。预制件组件包括被预制环元件73包围的另外的预制中心元件71，预制环元件73被包覆管74包围。
另外的预制中心元件71包括多个毛细管71b，其布置成提供相对大的中心孔71a，该中心孔71a将在最终的微结构化光纤中提供中空芯区域。
预制环元件73包括孔环73a，最终的微结构化光纤中的孔环提供空气包层环，其确保可在内包层区域中引导选择的波长的光。
在图9的预制件组件的变型中，另外的预制中心元件是根据本发明的实施方案的，并且预制环元件是另外的预制环元件。
图10中示出的组装的预制件适用于提供双包层实芯微结构化光纤，其具有被空气包层环分开的内包层区域和外包层区域。
预制件组件包括被预制环元件83包围的另外的预制中心元件81，预制环元件83被包覆管84包围。
另外的预制中心元件81包括多个毛细管81b，毛细管81b具有比图9的实施方案中使用的毛细管71b更大的壁厚。毛细管81b以六边形图案布置，以实现最终微结构化光纤中的被围绕的中心区域81a将提供实芯区域。
预制环元件83包括孔环83a，该最终微结构化光纤中的孔环提供空气包层环，其确保可在内包层区域中引导选择的波长的光。
在图10的预制件组件的变型中，另外的预制中心元件是根据本发明的实施方案的，并且预制环元件是另外的预制环元件。
图11中示出的组装的预制件适用于提供双包层实心掺杂芯的微结构化光纤，其具有被空气包层环分开的内包层区域和外包层区域。
预制件包括被预制环元件93包围的另外的预制中心元件91，预制环元件93被包覆管94包围。
另外的预制中心元件91包括掺杂的中心区域91a，掺杂中心区域91a在最终的微结构化光纤中将提供实心掺杂的芯区域。
另外的预制环元件93包括孔环93a，在最终的微结构化光纤中该孔环提供空气包层环，该空气包层环确保可在内包层区域中引导选择的波长的光。
由包括预制环元件的预制件组件拉制的并且如图12中示出的微结构化光纤包括芯区域101、内包层区域102、外包层区域104和将内包层区域103和外包层区域104分开的空气包层103。空气包层103源自本发明的实施方案的预制环元件中的孔环。芯区域是中空芯，并且内包层区域包括以图案布置的多个孔微结构，以将待引导的光限制在中空芯中。
由包括预制件元件的预制件组件拉制的并如图13中示出的双折射微结构化光纤包括芯区域111、内包层区域112、外包层区域114和将内包层区域113与外包层区域114分开的空气包层113。空气包层113源自本发明的实施方案的预制环元件中的孔环。
芯区域是任选地掺杂的实芯。内包层区域包括以双重旋转对称图案布置的多个孔微结构112a和多个硼掺杂微结构112b，以给纤维提供双折射。微结构化光纤的外围具有与双折射相关的两个相对平面的表面部分114a。
由包括预制环元件的预制件组件拉制的并如图14中示出的实心微结构化光纤包括芯区域121、内包层区域122、外包层区域124和将内包层区域123与外包层区域124分开的空气包层123。空气包层123源自本发明的实施方案的预制环元件中的孔环。
芯区域121是实心掺杂芯。内包层区域包括两个相对大的硼掺杂结构122a。
图15中示出的预制中心元件包括纵向孔131的环、包层区域和芯区域132。在例如如上所述的距离预制中心元件的未示出的端部相对短的距离处，预制中心元件包括与孔131相交的环形槽。在槽和第一端部之间的位置处或在预制中心元件的第一端部处，相交的孔是闭合的，例如使用环氧树脂或如上所述的另一方法。由此，可以在将包括预制中心元件的预制件组件拉制成光纤期间，通过槽控制纵向孔131内的压力。
图15中示出的预制中心元件包括纵向孔131的环、包层区域和芯区域132。在例如如上所述的距离预制中心元件的未示出的端部相对短的距离处，预制中心元件包括与孔131相交的环形槽。在槽和第一端部之间的位置处或在预制中心元件的第一端部处，相交的孔是闭合的，例如使用环氧树脂或如上所述的另一方法。由此，可以在将包括预制中心元件的预制件组件拉制成光纤期间，通过槽控制纵向孔131内的压力。芯区域132可以是例如掺杂的芯区域，和/或包层区域133可以是例如掺杂的和/或包含微结构例如实心微结构和/或呈与槽不相交的纵向孔的形式。这样的与槽不相交的纵向孔可以由预制件组件的第一端部进行压力控制，例如如上所述的，例如结合图7b。
在预制件组装期间，预制中心元件与至少包覆管和任选的在预制中心元件和包覆管之间的一个或多个另外的预制环元件组装。
如可以看出的，从外预制元件表面134到纵向孔131的距离(材料厚度t)相对短，这降低了在切割槽期间损坏预制中心元件的风险。因此，通过包覆管和任选的另外的预制环元件(多个另外的预制环元件)向纵向孔提供径向向外的所需厚度，以向最终的纤维提供低的不期望的光泄漏。
图16中示出的预制中心元件包括预制件芯区域141、预制件内包层区域142和预制件外包层区域143。预制件内包层区域142包括六边形布置的内包层纵向孔142a，并且预制件外包层区域143包括六边形布置的外包层纵向孔143a。
在例如如上所述的距离预制中心元件的未示出的端部相对短的距离处，预制中心元件包括与外包层纵向孔143a相交的环形槽。虚线圆圈表示从预制元件外表面144延伸的槽的深度，使得内包层纵向孔142a不相交。
在槽和第一端部之间的位置处或在预制中心元件的第一端部处，相交的孔143a闭合，例如使用环氧树脂或如上所述的另一方法。由此，可在将包括预制中心元件的预制件组件拉制成光纤期间通过槽控制相交的纵向孔143a内的压力。如上所述的，例如结合图7b，不相交的纵向孔142a内的压力可以通过其在预制中心元件的第一端部处的开口控制。
芯区域141可以是掺杂的或可以是不掺杂的，例如，呈掺杂或非掺杂的二氧化硅的形式。
在预制件组装期间，预制中心元件与至少包覆管和任选的在预制中心元件和包覆管之间的一个或多个另外的预制环元件组装。
如可以看出的，从外预制元件表面144到相交的纵向孔143a的距离(材料厚度t)相对短，这降低了在切割槽期间损坏预制中心元件的风险。因此，通过包覆管和任选的另外的预制环元件(多个另外的预制环元件)向纵向孔提供径向向外的所需厚度t，以向最终的纤维提供低的不期望的光泄漏。
图17中的横截面视图中示出的光纤由包括与图16中示出的预制中心元件对应的预制中心元件的预制件组件拉制，但是其中纵向孔的数量不同。光纤包括芯区域151、内包层区域152和外包层区域153。内包层区域152包括六边形布置的内包层纵向孔152a，并且外包层区域153包括六边形布置的外包层纵向孔153a。相对厚的二氧化硅层155包围外包层区域153。图像仅示出了二氧化硅层155的部分。二氧化硅层155的实际厚度是示出的厚度的约5倍，并且为光学件提供圆形外周。二氧化硅层155的主要部分来自包覆管，该包覆管在纤维拉制期间完全熔合到预制中心元件。
图18中的横截面视图中示出的光纤由包括根据本发明的实施方案的预制中心元件的预制件组件拉制。光纤包括由4个部分地重叠的包层区域162包围的4个芯区域161和空气包层163。4个部分地重叠的包层区域162包括围绕4个芯区域161中的每一个的以六边形图案布置的包层区域孔162a。空气包层包括以具有八边形的环布置的双层空气包层孔。提供八边形的空气包层163以确保光纤中的单模传输，而同时在包层区域162中具有尽可能少的孔。此外，已经发现八边形的空气包层163可以使预制中心元件的纵向结构的堆叠更简单。相对厚的二氧化硅层165包围空气包层163。图像仅显示二氧化硅层165的部分。二氧化硅层165的实际厚度是所示的厚度的约2-5倍并且为光学件提供圆形外周。二氧化硅层155的主要部分来自包覆管，该包覆管在纤维拉制期间完全熔合到预制中心元件。芯区域161、包层区域162和空气包层源自预制中心元件，其中预制件中心元件的槽与形成空气包层163的中空管相交。