CN101017220A - 一种传输co2激光能量的新型聚合物空芯光纤 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种能实现波长10.6μm的CO2激光能量传输光纤，该光纤的结构参数范围是：光纤芯半径：r0＝0.3～1.5mm；高折射率层厚度：d2＝3～3.5μm；空气层厚度：d1＝10～20μm；高折射率：n2＝1.29～1.80；低折射率：n1＝1(空气)；包层中交替层的数目：N＝3～4。这种CO2激光传能光纤，可以利用聚碳酸酯(PC)、ARTON树脂、TeflonAF－2400、聚醚砜(PES)、聚酰亚胺(polyimide)以及含二氮杂萘酮联苯结构系列等耐热聚合物。在工艺上，可先做成预制棒，然后再拉成所需直径的光纤，也可用本申请同一发明人的《塑料(聚合物)光子晶体光纤的连续制造方法》进行制造。
Description
技术领域
本发明涉及一种特殊光纤，特别是涉及一种传输CO2激光能量的新型聚合物空芯光纤。
背景技术
二氧化碳激光(10.6μm)治疗仪是一种医学上应用广泛的设备。同时，CO2激光也是激光加工设备中常用的激光器。在激光治疗仪等使用过程中，柔软可弯曲的传输CO2激光能量的光纤是必不可少的。因此，近二十多年来，国际上相继研制了各种传输CO2激光能量的光纤。但归纳起来，主要是两大类：一类是单晶或多晶实芯光纤，另一类是空芯光纤。开始进行的实芯光纤研究，遇到了端面反射损耗、内部缺陷和结构不均匀性造成的过热点损耗等问题，从而上个世纪90年代初开始，国际上(包括国内)转向空芯光纤的研究。在以往所有空芯光纤的研究中，大都是选用玻璃、塑料或金属空芯管作为基体，在其内壁涂(镀)上有反射本领的一层(及多层)金属或介质。这些光纤的性能和价格离普遍推广应用尚存在一定距离。
本专利申请的发明人于2005年3月25日向中国国家知识产权局提出了名称为“蜘蛛网状空芯光纤(专利申请号20051006003 1.7)的专利申请，并于2006年4月19日公开。这种蜘蛛网状空芯光纤由纤芯区(I)、包层(II)和外包层(III)组成，其特征是：纤芯区(I)为空气，包层(II)为若干同心圆的单一材料和空气交替层以及由截面上对称分布若干支撑条构成的蜘蛛网状结构，支撑条的数量m＝6～12，支撑条的宽度Ws＝λ/3～λ/30(λ为光纤传输的光波长)。这种结构可大幅度降低光纤的传输损耗；利用聚合物的柔软性，可改善光纤的弯曲性能；并可大幅度降低光纤的制造成本和销售价格。
发明内容
本发明的目的在于提供一种传输CO2激光能量的新型空芯光纤，它由蜘蛛网结构和耐高温聚合物构成，其传输损耗可低于现有文献和专利报导的水平，并具有光纤的易弯曲性和低成本等优点。
本发明的技术方案是：为实现波长10.6μm的CO2激光能量传输，该光纤的结构参数范围是：光纤芯半径(r0)＝0.3～1.5mm，高折射率层厚度(d2)＝3～3.5μm，空气层厚度(d1)＝10～20μm，高折射率(n2)＝1.29～1.80，低折射率(n1)＝1(空气)，N(包层中交替层的数目)＝3～4。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明进一步加以说明。
图1为实现CO2激光能量传输光纤的结构图；
图2为实现CO2激光能量传输光纤的折射率分布图。
在图1和图2中，n1＝1(空气)，n2为介质材料的折射率，d1为空气层的厚度，d2为介质层的厚度，r0为空芯半径，∧＝d1+d2为每个交替层的厚度。
具体实施方式
实施例1
在本实施例中，要实现如图1所示结构的CO2激光能量传输光纤，结构参数为：r0＝0.5mm，d2＝3.2μm，d1＝12.8μm，n2＝1.60，n1＝1，N＝3。按照该材料在10.6μm波长的吸收损耗为200000dB/km，构成蜘蛛网结构包层光纤中TE01模的传输损耗为3～5dB/km。由此可知，CO2激光能量的传输损耗可以比现有光纤的损耗降低1～3个数量级，并在柔软、可弯曲性能方面以及成本方面，均获得改善。
制造本发明的CO2激光传能光纤，可以利用聚碳酸酯(PC)、ARTON树脂、Teflon AF-2400、聚醚砜(PES)、聚酰亚胺(polyimide)以及含二氮杂萘酮联苯结构系列等耐热聚合物。在工艺上，可先做成预制棒，然后再拉成所需直径的光纤，也可用本申请同一发明人的《塑料(聚合物)光子晶体光纤的连续制造方法》进行制造。
Claims (1)
1.一种传输CO2激光能量的新型聚合物空芯光纤，其纤芯区(I)为空气、包层(II)为若干同心圆的单一材料和空气交替层以及由截面上对称分布若干支撑条构成的蜘蛛网状结构，其特征是：为实现波长10.6μm的CO2激光能量传输，该光纤的结构参数范围是：
光纤芯半径：r0＝0.3～1.5mm；
高折射率层厚度：d2＝3～3.5μm；
空气层厚度：d1＝10～20μm；
高折射率：n2＝1.29～1.80；
低折射率：n1＝1(空气)；
包层中交替层的数目：N＝3～4。
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| CN 200710061471 CN101017220A (zh) | 2007-01-28 | 2007-01-28 | 一种传输co2激光能量的新型聚合物空芯光纤 |
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| CN 200710061471 Pending CN101017220A (zh) | 2007-01-28 | 2007-01-28 | 一种传输co2激光能量的新型聚合物空芯光纤 |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101840020A (zh) * | 2010-06-08 | 2010-09-22 | 南京邮电大学 | 一种红外光纤 |
| CN102023334A (zh) * | 2010-12-15 | 2011-04-20 | 江苏大学 | 一种大模场光纤 |
| CN108646342A (zh) * | 2018-07-19 | 2018-10-12 | 东北大学 | 一种lmr微结构光纤 |
| CN110045463A (zh) * | 2018-01-15 | 2019-07-23 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 一种光纤熔接的连接件与方法 |
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2007
- 2007-01-28 CN CN 200710061471 patent/CN101017220A/zh active Pending
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