一種空心光纖的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種光電子材料領域，特別是一種空心光纖，它是傳輸可見光及近紅外光的光波導，也可作粒子導管。
【背景技術】
[0002]空心光纖的優點是以空氣或其它氣體、液體為光的主要傳輸介質，它的材料色散小、吸收小、非線性小，是接近理想的光波導，可用于傳輸光和用于制作各種光電子器件、氣液體傳感器及原子導管等。現有的空心光纖由三類:是用玻璃做的空心光纖。它在空心區不能形成導模，損耗很大。第二類是涂復型空心光纖。在光纖外圍或內層涂上反射膜，這種反射膜由金屬(如銀)或其它材料(如二氧化鍺)等組成。它的缺點是:反射膜在可見光及近紅外區吸收很大，致使光纖損耗很大。第三類是光子晶體光纖(光子帶隙光纖)或多孔光纖。它的空心區外圍是多孔圓柱型介質，它是靠光在多孔上多次折射和反射(Bragg反射)，限制光束擴展至光纖外。它有待解決的問題是損耗大，空心區面積小。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種能限制光束擴散、傳輸損耗小的空心光纖，它能靠兩次或多次(近似)全內反射(如近似直角棱鏡或圓柱鏡)約束光束擴展，使光束返回空心區。
[0004]本發明提供的一種空心光纖，它由空心區、包層結構和保護套管構成，其特征在于該光纖的橫截面上，包層結構含有多個方形排列的直角三角形小孔結構，它的兩相鄰孔的相鄰直角邊，構成截角的直角棱鏡，橫向光從芯區出發射向包層結構，在包層結構中形成兩次全內反射后，再射回芯區形成導模。
[0005]本發明提供的另一種空心光纖，它由空心區、包層結構和保護套管構成，其特征在于該光纖的橫截面上，包層結構是由高折射率材料的直角棱鏡四邊形與棱鏡外的空間構成，橫向光從芯區出發射向包層結構，在包層結構中形成兩次全內反射后，再射回芯區形成導模。
[0006]所述包層結構也可以是等徑圓柱介質排成的密堆積結構或松排列結構。總之，所述包層結構是能使芯區來的橫向光，經兩次或多次全反射，再返回芯區的結構。
[0007]所述芯區的截面形狀是方形、矩形、多邊形和圓形，所述包層結構的截面形狀是方形、圓形或多邊形。
[0008]所述包層結構可以是一層、兩層或多層，這樣可使反射效率提高。也可以是徑向或角向周期結構或非周期結構。
[0009]所述芯區的材料可以是空氣、真空或其它氣體(如稀有氣體作倍頻用或其它被測氣體)、液體(如高非線性介質或其它被測液體);所述包層結構的介質是對光低吸收、高反射率的塑料、玻璃或石英玻璃，所述保護套管是塑料或其它不透光材料。
[0010]與現有技術相比本發明空心光纖具有明顯的優點和效果。由于本發明的空心光纖其主要特征是在各個方向上有一對或數對近似直角樣(截角)棱鏡或其層狀結構，或者是等徑圓柱構成的密堆積或松排列層狀結構。光主要沿縱向傳輸，在橫向，光在包層結構中經兩次或多次(近似)全反射，反至空心區，由此限制光束發散而形成導模。該光纖非線性效應小，損耗小，單模工作的波長范圍大，可傳輸超短脈沖，或制作其它光電器件。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發明的一種直角棱鏡空心光纖橫截面結構示意圖；
[0012]圖2是本發明的一種多孔空心光纖橫截面結構示意圖；
[0013]圖3是本發明的一種圓柱密堆積空心光纖橫截面結構示意圖；
[0014]圖4是本發明的一種圓柱松排列空心光纖橫截面結構示意圖。
【具體實施方式】
[0015]以下對照附圖對本發明作進一步說明。
[0016]直角棱鏡空心光纖(圖1所示)，它由空心區1、包層結構2和保護套管4構成，其特征在于該光纖的橫截面上，包層結構2是由高折射率材料的直角棱鏡四邊形與棱鏡外的空間3構成,光主要沿縱向傳輸,橫向光從空芯區I出發射向包層結構2,在包層結構中形成兩次全內反射后，再射回空芯區I形成導模。
[0017]多孔空心光纖(圖2所示)，它的包層結構2含有多個方形排列的直角三角形小孔結構3，它的兩相鄰孔的相鄰直角邊，構成截角的直角棱鏡或近似直角棱鏡。方形排列的直角三角形小孔可以有若干層結構，每層小孔錯開一定位置，并在最外層設置成倒置的三角形，它可使光線形成全反射。
[0018]圓柱密堆積空心光纖(圖3所示)，它的包層結構2是等徑圓柱介質排成的密堆積層狀結構。即在第一、二、三層圓柱的凸出部位正好對準相鄰密堆積層的凹陷部位，中間有較低折射率和較低熔點的介質粘結。兩層間形成近似三角形的中空區域，第三層的圓柱中心與第二層的圓柱中心對齊。
[0019]圓柱松排列空心光(圖4所示)，即圍繞芯區排列若干層等徑圓柱介質。
[0020]實施本發明可采用以下工藝進行:
[0021]對于塑料光纖:直角棱鏡空心光纖可一次成型。
[0022]對于玻璃光纖:1.直角棱鏡空心光纖，可用模壓法制備玻璃光纖預制棒，拋光全反射面，拉絲加套。2.近似直角多孔空心光纖，①先壓制成方形單元，再壓合成4塊或3塊一組，或14根三角形玻璃棒，中間留下兩孔，用方形熱壓合成一組，或者用模具澆注，形成帶孔的單元，拉絲。②按設計將一次絲再壓合成預制棒。③最后再按設計拼排、壓合、拉絲、加套。3.圓柱形介質合成空心光纖，可將6根玻璃圓柱密堆積，其中二層間填以低熔點、低折射率透明玻璃棒部分填塞，熱壓成六角形柱形棒。將其一次拉絲后，按設計熱壓成雙層或多層的六角形柱形棒，再拉絲成型。也可以做一空心玻璃圓柱光纖，外面松排均勻玻璃細圓絲，最外面圍以塑料套管。
【主權項】
1.一種空心光纖，它由空心區(I )、包層結構(2)和保護套管(4)構成，其特征在于:該光纖的橫截面上，包層結構(2)含有多個方形排列的直角三角形小孔結構(3)，它的兩相鄰孔的相鄰直角邊，構成截角的直角棱鏡，橫向光從空芯區(I)出發射向包層結構(2)，在包層結構中形成兩次全內反射后，再射回空芯區(I)形成導模。
2.根據權利要求1所述的一種空心光纖，其特征在于:所述空心區(I)的截面形狀是方形、矩形、多邊形和圓形，所示包層結構(2)的截面形狀是方形、圓形或多邊形。
3.根據權利要求1所述的一種空心光纖，其特征在于:所述包層結構(2)可以是一層、兩層或多層。
4.根據權利要求1所述的一種空心光纖，其特征在于:所述空心區(I)的材料可以是空氣、真空或其它氣體，所述包層結構(2)的介質是對光低吸收、高反射率的塑料、玻璃或石英玻璃，所述保護套管(4)是塑料或其它不透光材料。
【專利摘要】本發明公開了一種空心光纖，空心光纖屬于光電子材料領域，是傳輸可見光及近紅外光的光波導，也是粒子導管。本發明的空心光纖其主要特征是在各個方向上有一對或數對近似直角樣（截角）棱鏡或其層狀結構，或者是等徑圓柱構成的密堆積或松排列周期或非周期層狀結構。光主要沿縱向傳輸，在橫向，光在包層結構中經兩次或多次（近似）全反射，反至空心區，由此限制光束發散而形成導模。該光纖非線性效應小，損耗小，單模工作的波長范圍大，可傳輸超短脈沖，或制作其它光電器件。
【IPC分類】G02B6-032
【公開號】CN104656186
【申請號】CN201310598347
【發明人】鞠洪建
【申請人】大連惟康科技有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2013年11月21日