[發明專利]一種陣列式特種光纖及其制備方法與所得光纖超聲傳感器

在審

• 申請號: 202310244511.7
• 申請日: 2023-03-15
• 公開（公告）號: CN116299842A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 朱本鵬;朱繼紅;周新艷
• 申請（專利權）人: 華中科技大學;長飛光纖光纜股份有限公司
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02;G02B6/036;G01H9/00
• 代理公司: 四川省方圓智云知識產權代理事務所(普通合伙) 51368
• 代理人: 王悅

本發明公開了一種陣列式特種光纖及其制備方法與所得光纖超聲傳感器。所述陣列式特種光纖包括二氧化硅材料的外包層和在外包層內排布為蜂窩陣或矩形陣的若干個陣元光纖，每個陣元光纖均為包含芯層和二個內包層的單模光纖，其中，芯層的相對折射率≥0.3％，芯層和第一內包層的相對折射率差≥0.32％；第二內包層和芯層的直徑比滿足：第二內包層/芯層≥3。本發明的陣列式特種光纖可用于高靈敏度的光纖超聲傳感器中，具有廣泛應用前景。

技術領域

本發明屬于特種光纖的技術領域，特別涉及可用于光纖超聲傳感器中的陣列式特種光纖的技術領域。

背景技術

超聲檢測技術是一種通過檢測聲波在介質中反射的回波所攜帶的信息來了解介質內部結構的技術，其具有無損檢測能力，廣泛應用于海洋探測、生物醫學、航空航天等諸多領域。

超聲檢測技術的關鍵在于超聲傳感器。傳統的超聲傳感器一般采用壓電材料采集聲波引起的振動信息，存在靈敏度低、帶寬窄等缺點。相比于傳統超聲傳感器，近年來，憑借著抗電磁干擾能力強、體積小等優點，光纖超聲傳感器逐漸成為新的研究熱點。

光纖超聲傳感器中，傳統的干涉型光纖超聲傳感器基于單芯光纖，只適合單點聲場檢測，不具有三維空間探測能力，大大限制了其應用。而隨著光通訊業務的快速增長，光器件不斷地朝著集成化、微型化方向發展，使得光纖陣列的應用越來越得到重視。

在光纖陣列的制備中，有將光纖外面的保護涂覆層去掉，再利用V形槽將一條光纖、一束光纖或一條光纖帶安裝在陣列基片上，然后利用加壓器部件加壓并使用粘合劑粘合的方法；也有通過套管將四條光纖線固定的方法；也有將多根纖芯集中固定在同一容置槽中的方法。但這些光纖陣列存在不夠集成化、微型化的缺陷，且這些方法中，光纖均需要經過較多處理，強度及質量會出現下降。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提出一種陣列式特種光纖及其制備方法，所得陣列式特種光纖為多芯特征光纖，在用于光纖陣列式排布的超聲傳感器中，可顯著提升超聲傳感器的靈敏度高，使超聲傳感器對三維空間內探測到聲波信號進行解調，進而還原超聲信號源在三維空間的精確位置，在醫學和海洋探測等多方面具有廣泛應用前景。

本發明的技術方案如下：

一種陣列式特種光纖，其包括外包層和在外包層內排布為陣列的若干個陣元光纖，每個陣元光纖均為單模光纖，該單模光纖包含芯層和包裹芯層的第一內包層和在第一內包層外的第二內包層；其中，芯層的相對折射率≥0.3％，芯層和第一內包層的相對折射率差≥0.32％；第二內包層和芯層的直徑滿足：第二內包層直徑/芯層直徑≥3；所述外包層為二氧化硅材料，所述相對折射率為相對于二氧化硅的折射率；所述陣列為蜂窩陣或矩形陣。

根據本發明的一些優選實施方式，所述第二內包層為純硅材料。

根據本發明的一些優選實施方式，所述單模光纖為通信用G.652光纖。

根據本發明的一些優選實施方式，所述外包層的橫截面為外邊緣為圓形、內邊緣為長方形或正方形的外圓內方的形狀，其內邊緣的方形的邊長以能通過蜂窩陣或矩形陣緊密排布所述陣列為準；其外邊緣的、與所述方形的邊長對應的四個弧段中的任一弧段到與該弧段同側的第一排陣元光纖的圓心連線的最大距離≥80μm。

根據本發明的一些優選實施方式，每個所述陣元光纖的外徑D≥80μm。

根據本發明的一些優選實施方式，所述陣列式特種光纖的整體外徑D≥720μm。

根據本發明的一些優選實施方式，所述陣列中，所述陣元光纖的外徑波動≤0.5μm。

根據本發明的一些優選實施方式，所述陣元光纖的外徑波動≤0.2μm。

根據本發明的一些優選實施方式，所述陣元光纖的外徑波動≤0.1μm。