[發明專利]一種空心內懸掛芯光纖及其制造方法

有效

• 申請號: 201911414822.3
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN113126199B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 余倩卿;廉正剛;謝利華;丁凡;王力東;夏祖明
• 申請（專利權）人: 武漢光谷長盈通計量有限公司
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02;C03B37/027;C03B37/018
• 代理公司: 武漢維盾知識產權代理事務所(普通合伙) 42244
• 代理人: 彭永念

本發明提供一種空心內懸掛芯光纖及其制造方法，空心內懸掛芯光纖為內孔的孔壁上懸掛有一個或多個不同纖芯的光纖，本發明通過將目標芯棒一端彎曲成90°懸掛在管材端面槽口處并進行光纖拉絲，從而制備出穩定的空心內懸掛光纖，本發明制造的光纖其空心部分可以起到樣品微測量池的功能，該光纖的纖芯利用倏逝波以及和所測環境的相互作用達到傳感目的，且本發明提供的制造方法簡單、實用，支持批量制造。

技術領域

本發明光纖制備領域，特別是一種空心內懸掛芯光纖及其制造方法。

背景技術

光纖，即光導纖維的簡稱。常用的商用光纖包括三部分：纖芯、包層和涂覆層，其中纖芯和包層一般由石英材料或聚合物材料制成，由于光纖纖芯的折射率高于包層折射率，這樣光在光纖內傳輸時可發生全反射，從而光纖可作為傳光工具，涂覆層一般為塑料材料，其對光纖起到保護作用。光纖具有質量小、重量輕、抗電磁干擾等特點，除被廣泛用于光纖通信外，光纖最廣泛的用途為制作成多種器件和光纖傳感器。光纖的種類包括單模光纖、多模光纖、偏振保持光纖、多芯光纖、空心光纖等。

相比于傳統光纖，空心光纖是一種重要的器件纖或傳感光纖。空心光纖主要有三種：第一種是光子晶體光纖，光子晶體光纖(PCF)是一種新型光波導，具有與普通光纖截然不同的特性，這種新型光纖又可以分為折射率波導和帶隙波導。第二種是利用光在空氣與玻璃之間的全反射傳播。由于光的大部分可在無損耗的空氣中傳播，具有一定距離的傳播功能，使圓筒內面的反射率接近1，以減少反射損耗。為了提高反射率，在圓筒內設置電介質，使工作波長段損耗減少。第三種是光纖的中間部位是圓柱狀空心，其內壁上存在不同的纖芯分布，當光波在纖芯內傳輸時，由于所測量的外界環境發生變化，例如，溫度、?壓力、應變、角度、位移、流量、角速度、濕度、振動、加速度、彎曲、折射率、電流等，使得在光纖內傳輸光波的參數發生了相應的變化(如振幅、相位、波長、偏振態等)，利用接收裝置檢測這些參數的變化，通過對數據的分析計算并總結實驗規律，從而達到傳感的目的并制作成相應的傳感器件。第一種和第二種空心光纖的研究起步較早，其制備方法和工藝已經較為成熟，本發明針對的是第三種空心光纖，即空心內懸掛芯光纖。空心內懸掛芯光纖根據纖芯折射率的高低也即鍺摻雜量的多少又有不同的制備方法及工藝。高折射率懸掛芯由于其折射率高，因此模場直徑更小、收光能力更強，相比于常規折射率纖芯具有獨特的光學特性。但是其材料鍺摻濃度更高、熱膨脹系數更大，而采用針對常規折射率的氫氧焰加熱將它固定到純石英表面，在其冷卻后會出現應力過大懸掛芯炸裂、脫落的問題。

中國專利CN109541741A“一種空心光纖”公開了一種空心光纖包括纖芯和包層，纖芯為空氣孔，纖芯與包層交界處構成一層空氣孔壁，在空氣孔壁的外周設置有反共振環，通過控制反共振環的厚度接近反諧振厚度，利用反諧振波導的原理，使在纖芯內傳播的光波在反共振環內多次反射，消除纖芯與包層交界處的光，有效減少表面模與纖芯模的耦合，提高傳輸效率。但是該技術需要加入數量較多的毛細管組成陣列包層，成本較高，且需要加入反共振環，制作工藝較為繁瑣。中國專利CN108181684A“一種微結構空心光纖”提供了一種微結構空心光纖,所述光纖包括第一類介質圓管、第二類介質圓管和第三類介質圓管,所述第一類介質圓管嵌套在所述第二類介質圓管內部并沿圓周線周期排列,相鄰所述第一類介質圓管外壁之間的間距大于0,所述第二類介質圓管嵌套在所述第三類介質圓管內部；所述第一類介質圓管、第二類介質圓管和第三類介質圓管之間均通過相切或相交的方式連接。該技術可通過簡單增加第二類介質圓管的數目來降低限制損耗，且不會再光纖橫截面上引入太多的節點,但是該技術中第一類介質圓管不能穩定固設在第二類介質圓管上。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種空心內懸掛芯光纖及其制造方法，解決空心內懸掛光纖制備工藝復雜、成本較高的問題。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種空心內懸掛芯光纖，內孔的孔壁上懸掛有一個或多個不同纖芯的光纖。

優選的方案中，光纖內孔為圓形。

優選的方案中，光纖纖芯的數量為一個或多個。