CN106219960A - 一种基于光子晶体光纤结构二维定位孔的毛细玻璃管堆积装置及方法 - Google Patents

一种基于光子晶体光纤结构二维定位孔的毛细玻璃管堆积装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于光子晶体光纤结构二维定位孔的毛细玻璃管堆积装置，包括两个定位板；两个定位板相互平行设置，且两个定位板上开有相互对称的光纤穿孔。上述两个定位板相对侧面的外缘处对应位置还分别设计有定位销与定位孔，保证了两个定位板间的对称性。使用时，将毛细管插入两个定位板上的光纤通孔，将合两个定位板逐渐分开，移动至毛细管两端，在移动过程中可以根据实际操作过程中，逐步固定，之后用金属丝等将预制棒两端捆紧，将装置从两端取出即可。本发明方便易操作，对操作人员要求低，并且采用此装置堆积的预制棒一致性好，大大提高了预制棒制作效率。

Description

一种基于光子晶体光纤结构二维定位孔的毛细玻璃管堆积装 置及方法
技术领域
本发明属于光纤制造技术领域，涉及一种基于光子晶体光纤结构二维定位孔的毛细玻璃管堆积装置及方法。
背景技术
光子晶体是指由折射率不同的材料以一维、二维或三维的方式周期排布，形成具有周期结构的材料，光波被周期结构限制在一定区域内传播，将二维光子晶体纵向拉长，即得到光子晶体光纤。目前光子晶体光纤主要分为全内反射式光子晶体光纤和光子带隙光纤。对于全内反射式光子晶体光纤而言，光波仍然在石英中传输，传输原理与传统光纤类似，相比于普通光纤，由于其只由石英一种材料制作，无需掺杂，所以与传统光纤相比具有更优越的环境适应性；而光子带隙光纤中光被限制在空气中传输，这是由于其包层由大量的薄壁空气孔构成，这些空气孔的周期排列形成了全方向的光子带隙，即某些频率落在带隙内的光波无法在包层中传输，从而光波只能被限制在包层空气孔缺陷即纤芯中传输，由于光波被限制在空气中传输，使得光子带隙光纤具有更好的环境适应性，虽然目前光子带隙光纤尚未广泛的应用，但针对光子带隙光纤的研究与应用仍在发展。
光子带隙光纤在结构和导光机理上的独特性使得光子带隙光纤具有众多不同于传统光纤的特性，如对温度、电磁场、空间辐射等环境因素的敏感度低，对弯曲不敏感等。因此，光子带隙光纤具有良好的环境适应性，近年来，针对光子带隙光纤的研究逐渐展开，包括采用光子带隙光纤进行温度和应力传感、水声探测、原子导引、高能激光器等等，并且由于其独特的结构特性，使得光纤设计具有更大的想象空间，越来越多的光子晶体光纤由此衍生，由于其纤芯为空气，各种物质填充甚至微粒填充用来传感特殊的信号。并且由于其独特的传输机理，使得光纤传输光信号的能力大大提高，使其在光通信领域同样具有巨大的潜在应用价值，可见其应用前景广阔。
光子带隙光纤的制作过程较为复杂，需先将上百根外径约1mm的薄壁玻璃毛细管按光纤结构堆积成光纤预制棒，之后才将预制棒逐步拉制成为光子带隙光纤。在光子带隙光纤的制作过程中，预制棒的制作是必不可少且极为重要的一个环节，传统的堆积方法是采用六边形装置堆积，缺点是堆积过程较复杂、耗时长、堆积之后需后处理、效率低，并且堆积过程中容易出现玻璃毛细管的错位、缺失、扭转等现象，就会导致光纤拉制过程中出现空气孔塌陷、缺失和错位的现象、大大降低光子带隙光纤的轴向均匀性，甚至严重影响光子带隙光纤的性质，导致成品率大大降低。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提出了一种基于光子晶体光纤结构二维定位孔的毛细玻璃管堆积方法及装置。
本发明一种基于光子晶体光纤结构二维定位孔的毛细玻璃管堆积装置，包括两个定位板；两个定位板相互平行设置，且两个定位板上开有相互对称的光纤穿孔；上述两个定位板相对侧面的外缘处对应位置还分别设计有定位销与定位孔，保证了两个定位板间的对称性。
针对上述基于光子晶体光纤结构二维定位孔的毛细玻璃管堆积装置的毛细玻璃管堆积方法，通过下述步骤完成：
A、将两个定位板上下水平放置，并将上方定位板上的定位销配合插入下方定位板上的定位孔；
B、将设计好并拉制完成的毛细管垂直插入各个光纤孔中；然后，上移上方定位板，且在移动的过程中逐步将两个定位板间的毛细管堆积结构通过金属丝进行捆绑；
C、将上定位板移动至毛细管堆积结构顶端，使上定位板与下定位板分别位于毛细管堆积结构的两端；
D、将两个定位板从毛细管堆积结构两端取下，将捆绑好的毛细管堆积结构塞入套管中，在塞入套管的过程中，逐渐将捆绑的金属丝去掉。
本发明的优点在于：
(1)本发明基于光子晶体光纤结构二维定位孔的毛细玻璃管堆积装置及方法，方便易操作，对操作人员要求低，并且采用此装置堆积的预制棒一致性好，大大提高了预制棒制作效率；
(2)本发明基于光子晶体光纤结构二维定位孔的毛细玻璃管堆积装置及方法，能一次完成光子晶体光纤预制棒制作，无需后期再添加填充用玻璃棒；
(3)本发明基于光子晶体光纤结构二维定位孔的毛细玻璃管堆积装置，能在堆积过程中对毛细管尺寸有筛选的作用，保证堆积结构整齐一致，减少毛细管错位、扭曲的现象；
(4)本发明基于光子晶体光纤结构二维定位孔的毛细玻璃管堆积装置能简化预制棒的制作过程，易于实现机械自动化堆积。
附图说明
图1为本发明一种基于光子晶体光纤结构的二维孔固定毛细玻璃管堆积装置结构示意图；
图2为本发明一种基于光子晶体光纤结构的二维孔固定毛细玻璃管堆积装置使用状态示意图；
图3为适用于预制棒结构最为复杂的光子带隙光纤的定位板结构示意图。
图中：
1-定位板 2-光纤穿孔 3-填充孔
4-定位销 5-定位孔
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。
本发明基于光子晶体光纤结构二维定位孔的毛细玻璃管堆积装置，根据所需要制作光纤的结构进行具体设计，即根据所需拉制的光纤结构，确定其预制棒结构，按照预制棒结构制造本发明的堆积装置，则同一种结构的光子晶体光纤预制棒对应着相应的堆积装置。
本发明堆积装置包括两个定位板1，如图1、图2所示，两个定位板1相互平行设置，且两个定位板1上开有相互对称的光纤穿孔2与填充孔3，如图2所示，并使两个定位板1上光纤穿孔2的排布方式与需拉制的光纤结构对应的预制棒截面上各光纤的排布方式相同，即将预制棒中毛细管部分在两个定位板1上制作成相应的光纤穿孔2。同时在两个定位板1上外圈光纤穿孔2间开设填充孔3，使整体光纤穿孔2外圈形成近似圆形，保证通过本发明毛细玻璃管堆积装置形成的预制棒结构外圈呈近似圆形。上述两个定位板1相对侧面的外缘处对应位置还分别设计有定位销4与定位孔5，在定位销4配合插入定位孔5后，使两个定位板1上的光纤穿孔2及填充孔3处于相互对称状态，保证了两个定位板1间的对称性。
实施例：
如图3所示，定位板1适用于预制棒结构最为复杂的光子带隙光纤，其空气孔包层是采用三角格子堆积的方式排列的，毛细管为180根，中间7根毛细管被剔除，且预制棒外围周向上还具有固定作用的直径小于毛细管的毛细棒；因此利用打孔技术，根据预制棒的结构在定位板1上按照预制棒结构及毛细管尺寸，沿定位板径向打孔，并在两个定位板1上分别安装定位销4以及开设定位孔5，由此完成对应于光子带隙光纤的堆积装置。为了简化打孔工艺、方便毛细管从两个定位板1中取下，定位板1不宜过厚，同时还要保证定位板1在使用过程中无变形，并且与所堆积的预制棒长度相关，长预制棒的堆积为保持堆积结构，宜采用较厚的定位板1；因此定位板1厚度设计为0.3～1cm。
通过上述堆积装置进行毛细管堆积的方法如下：
首先，将两个定位板1上下水平放置，并将上方定位板1上的定位销4配合插入下方定位板上的定位孔5，使两个定位板1上对称定位，如图3所示。将设计好并拉制完成的毛细管垂直置于堆积装置上方，插入各个光纤穿孔2中；同时，将填充用的玻璃棒插入到光纤穿孔2外圈的填充孔3中，保证毛细管堆积结构外围呈近似圆形，后期拉制过程中不会出现不均匀空气孔，由此形成毛细管堆积结构。
然后，上移上方定位板1，在移动过程中，需将全部的毛细管上端顶住，以防由于装置的移动引起毛细管的上移，且在移动的过程中逐步将两个定位板1间的毛细管堆积结构通过金属丝进行捆绑，由于光纤预制棒采用的毛细管较细，堆积装置必然会在毛细管之间留下空隙，因此需根据实际情况确定捆绑位置，使各毛细管管壁间贴合。
随后将上定位板1移动至毛细管堆积结构顶端，使上定位板与下定位板分别位于毛细管堆积结构的两端；为保持纤芯形状，还需再毛细管堆积结构两端中间纤芯空缺处插入对应空缺纤芯数量的短毛细管；例如：对于七芯光子带隙光纤，为保持纤芯形状，需在两端中间七芯空缺的位置各塞入七根短毛细管。
最终将两个定位板1从毛细管堆积结构两端取下，将捆绑好的毛细管堆积结构塞入套管中，在塞入套管的过程中，逐渐将捆绑的金属丝去掉，完成光子带隙光纤的预制棒制作。
本发明基于光子晶体光纤结构二维定位孔的毛细玻璃管堆积装置，改变了以往光子带隙光纤预制棒的堆积工艺，大大降低了堆积难度、提高了生产效率、保证结构整齐一致，使得光子带隙光纤预制棒的堆积制作更为简单快捷。

Claims (6)

1.一种基于光子晶体光纤结构二维定位孔的毛细玻璃管堆积装置，其特征在于：包括两个定位板；两个定位板相互平行设置，且两个定位板上开有相互对称的光纤穿孔；上述两个定位板相对侧面的外缘处对应位置还分别设计有定位销与定位孔，保证了两个定位板间的对称性。
2.如权利要去1所述一种基于光子晶体光纤结构二维定位孔的毛细玻璃管堆积装置，其特征在于：定位板上光纤穿孔的排布方式与需拉制的光纤结构对应的预制棒截面上各光纤的排布方式相同。
3.如权利要去1所述一种基于光子晶体光纤结构二维定位孔的毛细玻璃管堆积装置，其特征在于：两个定位板上外圈光纤穿孔间开有相互对称的填充孔。
4.如权利要去1所述一种基于光子晶体光纤结构二维定位孔的毛细玻璃管堆积装置，其特征在于：定位板厚度设计为0.3～1cm。
5.针对权利要去1所述一种基于光子晶体光纤结构二维定位孔的毛细玻璃管堆积装置的毛细玻璃管堆积方法，其特征在于：
A、将两个定位板上下水平放置，并将上方定位板上的定位销配合插入下方定位板上的定位孔；
B、将设计好并拉制完成的毛细管垂直插入各个光纤孔中；然后，上移上方定位板，且在移动的过程中逐步将两个定位板间的毛细管堆积结构通过金属丝进行捆绑；
C、将上定位板移动至毛细管堆积结构顶端，使上定位板与下定位板分别位于毛细管堆积结构的两端；
D、将两个定位板从毛细管堆积结构两端取下，将捆绑好的毛细管堆积结构塞入套管中，在塞入套管的过程中，逐渐将捆绑的金属丝去掉。
6.针对权利要求5所述一种基于光子晶体光纤结构二维定位孔的毛细玻璃管堆积方法，其特征在于：步骤C中，在毛细管堆积结构两端中间纤芯空缺处插入对应空缺纤芯数量的短毛细管。
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