[發明專利]用氣壓控制氣孔尺寸的V型高雙折射微結構光纖及其制法

有效

• 申請號: 202010864607.X
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN111977959B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 程同蕾;婁俊波;李曙光;張帆
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C03B37/012
• 分類號: C03B37/012;G02B6/02;C03B37/027
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 馬海芳

一種用氣壓控制氣孔尺寸的V型高雙折射微結構光纖及其制法，屬于特種光纖制備領域。采用階梯型堆積捆綁法，將厚壁毛細管、薄壁毛細管和毛細棒，排布成六邊形結構；纖芯選用毛細棒，將包層內的毛細管區域分為兩個菱形區域和兩個梯形區域，其中，兩個梯形區域以纖芯中心鏡像對稱，菱形區域的毛細管為薄壁毛細管或厚壁毛細管，梯形區域的毛細管為厚壁毛細管或薄壁毛細管，菱形區域的毛細管和梯形區域的毛細管設置不同；將預制棒進行第一道拉制得到細預制棒，再進行第二道拉制，調控氣壓閾值，形成V型高雙折射微結構光纖。該方法采用不同壁厚的毛細管排布預制棒，在氣壓作用下產生不同尺寸大小的氣孔，使其呈現V型結構，從而具備高雙折射特性。

技術領域

本發明屬于特種光纖制備領域，具體涉及一種用氣壓控制氣孔尺寸的V型高雙折射微結構光纖及其制法。

背景技術

微結構光纖又稱為多孔光纖或光子晶體光纖，主要由纖芯和包層構成。典型微結構光纖的背景材料是石英玻璃，其包層由周期性排列的氣孔組成。從導光機理上通常將微結構光纖分為折射率引導型和光子帶隙型兩種。折射率引導型依賴于全內反射效應進行導光，在包層中引入氣孔，使包層折射率小于纖芯折射率。雖然折射率引導型光纖與傳統光纖具有相同的導光機理，但由于其具有可靈活變換內部結構的特性，所以它具有傳統光纖所不具備的許多優異特性，比如說色散補償功能或保偏性能等。光子帶隙型光纖依據于光子帶隙效應進行導光，包層也是由貫穿整個光纖長度周期性排列的圓柱形氣孔組成，但氣孔需要精確的排布，使得頻率處在帶隙內的入射光被限制在纖芯內部進行傳光。

近幾十年來，微結構光纖無論在理論上還是在實際制備上都取得了突破性進展，而且光纖制備技術已經開始從少數發達國家逐步向全世界發展。我國雖然在這個新興領域起步比較晚，但通過專家學者的努力，無論是在微結構光纖理論上還是在制備上都取得了許多驕人成績。2007年周桂耀等人對微結構光纖不同位置空氣孔在拉絲過程中的形變量進行了分析，認為在拉制光纖過程中預制棒并非等比例縮小，空氣孔的形變量隨溫度升高而變化加大。2009年郭鐵英等人分析了在拉制光子晶體光纖預制棒毛細管過程中拉制參數對毛細管的影響，并進行了實驗驗證。2016年汪瑩瑩等人報道了一種傳輸衰減約為100dB/km的高性能無節點空芯反諧振光纖，通過理論和實驗研究了該光纖的彎曲損耗特性。

雖然國內在特種光纖研究領域有了很大進步，但與國外一些發達國家相比還是有一些差距，許多復雜光纖結構的制備還有一些困難，比如說為了得到具有高雙折射的微結構光纖，往往只能通過改變包層氣孔結構來得到，而且制備出來光纖的外徑尺寸和纖芯尺寸都比較大，不能滿足標準光纖的要求，而能夠同時改變纖芯形狀和包層氣孔結構并符合要求尺寸的微結構光纖寥寥無幾，本發明通過深入研究微結構光纖的制備技術，提升了光纖拉絲工藝技能，公開了一種用氣壓控制氣孔尺寸的V型高雙折射微結構光纖及其制法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對現有制備具有特殊氣孔和特殊纖芯形狀微結構光纖技術的不足，提出了一種用氣壓控制氣孔尺寸的V型高雙折射微結構光纖及其制法，該用氣壓控制氣孔尺寸的V型高雙折射微結構光纖是利用氣壓控制產生不同尺寸氣孔形成的V型高雙折射微結構光纖，該光纖的制備方法采用不同壁厚的毛細管排布預制棒，在氣壓作用下產生不同尺寸大小的氣孔，使其呈現V型結構，從而具備高雙折射特性。通過該方法制備出來的微結構光纖可應用于光通信和光傳感等領域中。

本發明采用的技術方案為：

一種用氣壓控制氣孔尺寸的V型高雙折射微結構光纖的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：制備預制棒

根據設置的用氣壓控制氣孔尺寸的V型高雙折射微結構光纖的結構，采用階梯型堆積捆綁法，將厚壁毛細管、薄壁毛細管和毛細棒，排布成六邊形結構；其中，纖芯選用毛細棒，將包層內的毛細管區域分為兩個菱形區域和兩個梯形區域，其中，兩個梯形區域以纖芯中心鏡像對稱，菱形區域的毛細管為薄壁毛細管或厚壁毛細管，梯形區域的毛細管為厚壁毛細管或薄壁毛細管，其中，菱形區域的毛細管和梯形區域的毛細管設置不同；