[發明專利]傳輸太赫茲波的空心光纖

無效

• 申請號: 201110458195.0
• 申請日: 2011-12-30
• 公開（公告）號: CN102520475A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 張巍;石立超;黃翊東;彭江得
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G02B6/032
• 分類號: G02B6/032;H01B11/22
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及特殊光纖技術領域，尤其涉及一種傳輸太赫茲波的空心光纖。

背景技術

太赫茲波是頻率在0.1～10THz范圍內的電磁波。由于缺乏有效的太赫茲波產生和檢測的方法，長期以來太赫茲技術一直處于空白狀態，成為電磁波頻譜中最后需要開發的一個頻段。太赫茲波技術在安全防衛，化學化工，生物，醫療診斷，天體物理等方面都有著非常好的應用前景。太赫茲技術主要包括：太赫茲波的產生(太赫茲源)，太赫茲波的傳輸(太赫茲光纖)和太赫茲波的檢測(太赫茲探測器)等三個方面。近年來，隨著各國在該領域的大力投入，太赫茲技術在太赫茲波的產生和檢測等方面已經取得了許多進展。然而由于大部分材料在太赫茲波段都有著較高的損耗，因此目前太赫茲波還缺少合適的低損耗傳輸光纖。

空心光纖是降低材料損耗的影響的一種重要手段，因為電磁波主要集中在光纖的空心芯區內，只有很少的一部分在包層中的材料中傳輸。目前主要的空心光纖有空心光子晶體光纖和內壁鍍金屬和介質層的空心光纖?？招墓庾泳w光纖是利用包層中光子晶體的光子帶隙效應實現空心導光的。由于太赫茲波的波長較大，因此用于實現太赫茲波傳輸的空心光子晶體光纖的包層也會較粗，從而降低了其柔韌性和靈活性。內壁鍍金屬和介質層的空心光纖是利用金屬對電磁波的高反射特性和介質層的干涉特性實現空心導光。相比于光子晶體空心光纖，其優點是尺寸大小不受太赫茲波波長的影響。其制備方法是利用化學方法在一根已經拉制好的空心介質管的內壁依次鍍上金屬層和介質層。相比于預制棒熔拉法，這種制備方法效率低，操作復雜，且難以制備20米以上的光纖。因此目前需要一種能用預制棒熔拉法制備的，且尺寸相對較小，能夠保持光纖的柔韌性和靈活性的空心光纖。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：提供一種結構相對簡單、制備容易、同時保持一定的柔韌性的傳輸太赫茲波的空心光纖。

(二)技術方案

為解決上述問題，本發明提供了一種傳輸太赫茲波的空心光纖，包括空心芯區以及設于所述空心芯區外的包層，所述空心光纖還包括在所述空心芯區外周周向圍設至少一圈的多根金屬絲。

優選地，所述金屬絲嵌設于所述包層靠近空心芯區的內壁中。

優選地，所述空心芯區的材料為空氣。

優選地，所述包層的材料為太赫茲波低損耗的熱塑性有機聚合物。

優選地，所述太赫茲波低損耗的熱塑性有機聚合物為聚四氟乙烯、聚乙烯、聚碳酸酯或聚苯乙烯。

優選地，所述金屬絲的直徑小于等于100μm。

優選地，所述金屬絲為銀絲、鋁絲、金絲、銅絲、鐵絲、鏌絲、鎳絲、錫絲、鎢絲或鈦絲。

優選地，所述金屬絲形成的圈數為多圈時，各圈的金屬絲根數相等。

優選地，設所述金屬絲形成的圈數為N，在所述空心光纖的橫截面上，第n+1圈中每一根金屬絲的圓心在與該金屬絲相鄰的第n圈中兩根金屬絲的圓心連線的垂直平分線上，其中N為大于等于2的自然數，n為大于等于2、小于N的自然數。

(三)有益效果

本發明的空心光纖利用嵌入在包層中的一圈或多圈金屬絲對太赫茲波的反射實現空心導光，從而降低材料損耗的影響，實現太赫茲波的低損耗傳輸，其結構相對簡單，同時保持一定的柔韌性；相比于傳統的內壁鍍金屬和介質層的空心光纖，本發明能夠使用預制棒熔拉法制備，適合大規模生產，有利于降低成本。

附圖說明

圖1為根據本發明實施例二中的傳輸太赫茲波的空心光纖的橫截面結構示意圖；

圖2為使用全矢量有限元方法計算得到的本發明實施例二中的空心光纖基模HE₁₁模的z方向時間平均能量密度分布圖以及橫向電場矢量圖，其中z方向為垂直紙面向里的方向；

其中，1：空心芯區；2：金屬絲；3：包層。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細說明如下。

實施例一：

一種傳輸太赫茲波的空心光纖，包括空心芯區以及設于所述空心芯區外的包層，所述空心光纖還包括在所述空心芯區外周周向圍設至少一圈的多根金屬絲。所述金屬絲嵌設于所述包層靠近空心芯區的內壁中。

所述空心芯區的材料為空氣。

所述包層的材料為太赫茲波低損耗的熱塑性有機聚合物；所述太赫茲波低損耗的熱塑性有機聚合物為聚四氟乙烯、聚乙烯、聚碳酸酯或聚苯乙烯。

所述金屬絲的直徑小于等于100μm。所述金屬絲為銀絲、鋁絲、金絲、銅絲、鐵絲、鏌絲、鎳絲、錫絲、鎢絲或鈦絲。