CN101776779B - 一种毛细管型多芯光纤及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的是一种毛细管型多芯光纤及其制备方法。包括在光纤的包层(1)中分布的至少一个传输光波的单模光纤芯子(3)，在光纤中心有一个毛细孔(2)，导波光可以同时沿着各单模光纤芯子(3)进行传输。本发明的制备方法主要采用堆积法形成预制棒，经光纤拉丝塔拉丝即可制得该种光纤，该方法具有光纤制备工艺简单、成本低等优点。这种特殊结构的光纤的主要优点在于其不仅具有普通多芯光纤的特点，而且其中心毛细孔可以同时作为捕获、储存或输运气体分子、细胞等各种物质的通道，并可以感应毛细孔中物质的状态，因此可用于制作各种新型光纤器件和光纤传感器。
Description
技术领域
本发明属于光纤技术领域，特别涉及一种毛细管型多芯光纤及其制备技术。
背景技术
典型的光纤是单芯结构，由外包层/内包层环绕着纤芯构成一条光波导。而多芯光纤则是在同一外包层内含有多根纤芯，每根纤芯周围都有各自的内包层。因此，每个芯都是一条光(纤)波导，即一根多芯光纤中集成了多根单芯光纤。多芯光纤的概念早在上世纪70年代末就被提出，目的是为了同时解决降低光纤光缆的制造成本和开发高密集度大芯数光缆这两大难题。但是直到上世纪90年代，随着光纤制造技术的不断发展和完善，使得多芯光纤在制造过程中内残余应力不断降低，机械强度和可靠性提高，才逐渐发展到实用化、商品化的阶段(公开号WO0216985的发明专利给出了一种多芯光纤的制备工艺)。多芯光纤除用于制作高密度光缆外，在光纤通信和光纤传感领域还具有许多其它用途。利用双光束干涉效应可以构成多种器件，例如光纤滤波器、光开关、光波分复用器和光分插复用器；利用多芯光纤进行能量泵铺，可以制造更大功率的光纤激光器，将稀土元素掺入多芯光纤中，可以改善光纤放大器的增益均衡特性；利用多芯光纤构成光纤干涉仪，并可以对应变和弯曲等多种参量进行测量；利用多光纤纤芯合成器件，通过能量叠加，提高光纤输出激光总能量，解决单根光纤输出激光能量不足(如公开号为CN1527077的发明专利所述)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够增加多芯光纤的功能、拓展多芯光纤的应用领域的一种毛细管型多芯光纤。本发明的目的还在于提供一种毛细管型多芯光纤的制备方法。
本发明的目的是这样实现的：
本发明的毛细管型多芯光纤的构成包括在光纤的包层1中分布的至少一个传输光波的单模光纤芯子3，在光纤中心有一个毛细孔2，导波光可以同时沿着各单模光纤芯子3进行传输。
本发明的毛细管型多芯光纤的一种制备方法为：
步骤一：选料
一根内套管6、一根外套管7、一根同材料石英棒和至少一根大芯径光纤5；
步骤二：制备填充料
通过光纤拉丝塔，把石英棒拉制成石英填充料4，要求填充料与大芯径裸光纤具有相同直径；
步骤三：堆积法组棒
通过堆积法组棒工艺，把石英填充料4、大芯径裸光纤5、外套管7和内套管6嵌套堆积形成组合式光纤预制棒；
步骤四：预制棒再加工
在光纤预制棒的一端实施端部熔融密封烧结，另一端与一个压力接口装置8相连接；所述接口装置是一个正负压力接口，具有同轴阶梯型端帽，在端帽外壁上开有一个与轴心垂直的孔并装有一个压力导管10，与负压力源连接；在端帽顶端开有一个与内套管外径相同的一个通孔，以便于内套管穿过该通孔与一个正压力源连接；所有与内外套管连接处均实施密封处理；
步骤五：光纤拉丝
通过光纤拉丝塔，采用光纤拉丝工艺，控制光纤预制棒内的正负压力，经送棒、牵引、涂敷、排丝后，获得毛细管型多芯光纤。
本发明的毛细管型多芯光纤的另一种制备方法为：
步骤一：选料
一根内套管6、一根外套管7、一根同材料石英棒和至少一根大芯径光纤5；
步骤二：制备填充料
通过光纤拉丝塔，把石英棒拉制成石英填充料4，要求填充料与大芯径裸光纤具有相同直径；
步骤三：加工插槽
通过线切割石英玻璃冷加工技术，在内套管6外壁或外套管7内壁加工至少一个插槽9；
步骤四：堆积法组棒
通过堆积法组棒工艺，把带有插槽的内外套管嵌套，再把大芯径裸光纤5直接放入插槽9中，即可获得该种光纤预制棒；
步骤五：预制棒再加工
在光纤预制棒的一端实施端部熔融密封烧结，另一端与一个压力接口装置8相连接；所述接口装置是一个正负压力接口，具有同轴阶梯型端帽，在端帽外壁上开有一个与轴心垂直的孔并装有一个压力导管10，与负压力源连接；在端帽顶端开有一个与内套管外径相同的一个通孔，以便于内套管穿过该通孔与一个正压力源连接；所有与内外套管连接处均实施密封处理；
步骤六：光纤拉丝
通过光纤拉丝塔，采用光纤拉丝工艺，控制光纤预制棒内的正负压力，经送棒、牵引、涂敷、排丝后，获得毛细管型多芯光纤。
本发明的制备方法主要采用堆积法形成预制棒，经光纤拉丝塔拉丝即可制得该种光纤，该方法具有光纤制备工艺简单、成本低等优点。
这种特殊结构的光纤的主要优点在于其不仅具有普通多芯光纤的特点，而且其中心毛细孔可以同时作为捕获、储存或输运气体分子、细胞等各种物质的通道，并可以感应毛细孔中物质的状态，因此可用于制作各种新型光纤器件和光纤传感器。
本发明的实质性效果是：
1.这种毛细管型多芯光纤不仅具有普通多芯光纤的特点，而且其中心毛细孔可以同时作为捕获、储存或输运气体分子、细胞等各种物质的通道，并可以感应毛细孔中物质的状态，因此可用于制作各种新型光纤器件和光纤传感器。
2.其制备技术主要采用堆积法形成预制棒，利用正负压力装置控制光纤预制棒内的正负压力，再经光纤拉丝塔拉丝即可制得该特种光纤，具有光纤制备工艺简单、成本低的优点。
这种毛细管型多芯光纤增强了多芯光纤的功能，并拓展了多芯光纤的应用领域。其主要应用在密集型光缆、光子器件、光纤传感和生物医学等领域。
附图说明
图1(a)是一种毛细管型三芯光纤实物端面图。
图1(b)是一种毛细管型三芯组合式光纤预制棒端面示意图。
图2(a)是一种带插槽的毛细管型三芯组合式光纤预制棒端面示意图。
图2(b)是一种带插槽的毛细管型三芯组合式光纤内套管端面示意图。
图3是正负压力接口装置剖面示意图。
图4是正负压力接口装置底视图
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
本发明的图1-4中各图号的含义为：1是包层，2是毛细孔，3是单模光纤芯子，4是石英填充料，5是大芯径裸光纤，6是内套管，7是外套管，8是压力接口装置，9是插槽，10是压力导管，11是外层负压区，12是内层正压区。
实施方式1：
图1示出了本发明的第一种具体实施方式。这种毛细管型三芯光纤预制棒由石英填充料4、大芯径裸光纤5、外套管7和内套管6构成。
毛细管型三芯光纤制备技术如下：
步骤一：选料
选取三根大芯径裸光纤5、一根外套管7、一根内套管6和一根同材料的石英棒。
步骤二：制备填充料
通过光纤拉丝塔，把石英棒拉制成石英填充料4。要求填充料4与大芯径裸光纤5具有相同直径。
步骤三：堆积法组棒
通过堆积法工艺，把石英填充料4、大芯径裸光纤5、外套管7和内套管6嵌套堆积形成组合式光纤预制棒，见图1-b。
步骤四：预制棒再加工
光纤预制棒的一端实施端部熔融密封烧结，另一端与一个压力接口装置8相连接。该接口装置是一个正负压力接口，具有同轴阶梯型端帽，在端帽外壁上开有一个与轴心垂直的孔并装有一个压力导管10，与负压力源连接；在端帽顶端开有一个与内套管外径相同的一个通孔，以便于内套管穿过该通孔与一个正压力源连接；所有与内外套管连接处均实施密封处理。
步骤五：光纤拉丝
通过光纤拉丝塔，采用光纤拉丝工艺，合理控制光纤预制棒内的正负压力，经送棒、牵引、涂敷、排丝后，即可获得毛细管型三芯光纤。
实施方式2：
图2示出了本发明的第二种具体实施方式。这种带插槽的毛细管型三芯光纤预制棒由大芯径裸光纤5、外套管7和内套管6构成。
毛细管型三芯光纤制备技术如下：
步骤一：选料
选取三根大芯径裸光纤5、一根外套管7和一根内套管6。
步骤二：加工插槽
通过公知的线切割石英玻璃冷加工技术，在内套管6外壁或外套管7内壁加工三个插槽9
步骤三：堆积法组棒
通过堆积法工艺，把带有插槽的内外套管嵌套，再把大芯径裸光纤5直接放入插槽9中，即可获得该种光纤预制棒，见图2。
步骤四：再加工预制棒
光纤预制棒的一端实施端部熔融密封烧结，另一端与一个压力接口装置8相连接。该接口装置是一个正负压力接口，具有同轴阶梯型端帽，在端帽外壁上开有一个与轴心垂直的孔并装有一个压力导管10，与负压力源连接；在端帽顶端开有一个与内套管外径相同的一个通孔，以便于内套管穿过该通孔与一个正压力源连接；所有与内外套管连接处均实施密封处理。
步骤五：光纤拉丝
通过光纤拉丝塔，采用光纤拉丝工艺，合理控制光纤预制棒内的正负压力，经送棒、牵引、涂敷、排丝后，即可获得毛细管型三芯光纤。
上述实施例我们仅以毛细管型三芯光纤为例，给出了该种光纤的制备方法。采用该方法不违背本发明的精神，可以制备任意个芯的毛细管型多芯光纤。
Claims (2)
1.一种毛细管型多芯光纤的制备方法，其特征是：
步骤一：选料
一根内套管(6)、一根外套管(7)、一根同材料石英棒和至少三根大芯径裸光纤(5)；
步骤二：制备填充料
通过光纤拉丝塔，把石英棒拉制成石英填充料(4)，要求填充料与大芯径裸光纤具有相同直径；
步骤三：堆积法组棒
通过堆积法组棒工艺，把石英填充料(4)、大芯径裸光纤(5)、外套管(7)和内套管(6)嵌套堆积形成组合式光纤预制棒；
步骤四：预制棒再加工
在光纤预制棒的一端实施端部熔融密封烧结，另一端与一个压力接口装置(8)相连接；所述接口装置是一个正负压力接口，具有同轴阶梯型端帽，在端帽外壁上开有一个与轴心垂直的孔并装有一个压力导管(10)，与负压力源连接；在端帽顶端开有一个与内套管外径相同的一个通孔，以便于内套管穿过该通孔与一个正压力源连接；所有与内外套管连接处均实施密封处理；
步骤五：光纤拉丝
通过光纤拉丝塔，采用光纤拉丝工艺，控制光纤预制棒内的正负压力，经送棒、牵引、涂敷、排丝后，获得毛细管型多芯光纤。
2.一种毛细管型多芯光纤的制备方法，其特征是：
步骤一：选料
一根内套管(6)、一根外套管(7)和至少三根大芯径裸光纤(5)；
步骤二：加工插槽
通过线切割石英玻璃冷加工技术，在内套管(6)外壁或外套管(7)内壁加工与大芯径裸光纤(5)相对应的插槽(9)；
步骤三：堆积法组棒
通过堆积法组棒工艺，把带有插槽的内外套管嵌套，再把大芯径裸光纤(5)直接放入插槽(9)中，即可获得光纤预制棒；
步骤四：预制棒再加工
在光纤预制棒的一端实施端部熔融密封烧结，另一端与一个压力接口装置(8)相连接；所述接口装置是一个正负压力接口，具有同轴阶梯型端帽，在端帽外壁上开有一个与轴心垂直的孔并装有一个压力导管(10)，与负压力源连接；在端帽顶端开有一个与内套管外径相同的一个通孔，以便于内套管穿过该通孔与一个正压力源连接；所有与内外套管连接处均实施密封处理；
步骤五：光纤拉丝
通过光纤拉丝塔，采用光纤拉丝工艺，控制光纤预制棒内的正负压力，经送棒、牵引、涂敷、排丝后，获得毛细管型多芯光纤。
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