CN110099871B - 用于使用激光烧蚀制造成形光纤元件的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种制造可变直径光纤的方法包括：提供光纤光缆；将激光束聚焦在所述光纤光缆内的预定位置处；以及在所述预定位置处产生损伤部位。所述方法还包括：将所述激光束聚焦在所述光纤电缆内的一系列附加预定位置处；以及在所述附加预定位置处产生多个附加损伤部位。所述损伤部位和所述附加损伤部位限定可变直径轮廓。所述方法还包括：使所述光纤电缆暴露于腐蚀溶液；优选地蚀刻所述损伤部位和所述多个附加损伤部位；以及分离所述光纤电缆的一部分以释放所述可变直径光纤。

Description

用于使用激光烧蚀制造成形光纤元件的方法和系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年12月22日提交的题为“Methods and Systems forFabrication of Shaped Fiber Elements using Laser Ablation(用于使用激光烧蚀制造成形光纤元件的方法和系统)”的美国临时专利申请号62/438,408的优先权，其公开内容以其整体并入本文用于所有目的。
以下常规美国专利申请(包括这一个)同时提交，并且其他申请的全部公开内容通过引用并入本申请中用于所有目的：
2017年12月21日提交的题为“METHODS AND SYSTEMS FOR FABRICATION OFSHAPED FIBER ELEMENTS FOR SCANNING FIBER DISPLAYS(制造用于扫描光纤显示器的成形光纤元件的方法和系统)”的美国专利申请号申请第15/581,005，(代理人案号101782-1060973-002210US)；以及
2017年12月21日提交的题为“METHODS AND SYSTEMS FOR FABRICATION OFSHAPED FIBER ELEMENTS USING LASER ABLATION(用于使用激光烧蚀制造成形光纤元件的方法和系统)”的美国专利申请号第15/851,049，(代理人案号101782-1060976-002310US)；以及
2017年12月21日提交的题为“METHODS AND SYSTEMS FOR MULTI-ELEMENTLINKAGE FOR FIBER SCANNING DISPLAY(用于光纤扫描显示器的多元件连接的方法和系统)”的美国专利申请号第No.15/851,317，(代理人案号101782-1060978-002410US)。
背景技术
现代计算和显示技术已经促进用于所谓的“虚拟现实”或者“增强现实”体验的系统的发展，其中，数字再现图像或其部分以其似乎真实或者可以被感知为真实的方式被呈现给观察者。虚拟现实或者“VR”场景典型地涉及呈现数字或者虚拟图像信息的呈现，而对于其他实际现实世界视觉输入不透明；增强现实或者“AR”场景典型地涉及将数字或者虚拟图像信息呈现为观察者周围的实际世界的可视化的增强。
不管在这些显示技术中取得的进步，在本领域中需要涉及增强现实系统(特别地显示系统)的经改进的方法和系统。
发明内容
本发明大体涉及用于制造成形光纤光缆的方法和系统。更特别地，本发明的实施例提供用于制造具有锥形和其他预定轮廓的光纤的方法和系统。本发明适用于计算机视觉和图像显示系统中的各种应用。
根据本发明的实施例，提供了一种制造可变直径光纤的方法。所述方法包括：提供光纤光缆；将激光束聚焦在所述光纤光缆内的预定位置处；以及在所述预定位置处产生损伤部位。所述方法还包括：将所述激光束聚焦在所述光纤光缆内的一系列附加预定位置处；以及在所述附加预定位置处产生多个附加损伤部位。所述损伤部位和所述附加损伤部位限定可变直径轮廓。所述方法还包括：使所述光纤光缆暴露于蚀刻剂溶液；优选地蚀刻所述损伤部位和所述多个附加损伤部位；以及分离所述光纤光缆的一部分以释放所述可变直径光纤。
作为示例，所述光纤光缆可以包括包层区域和设置在所述包层区域中的多个牺牲区域。所述多个牺牲区域可以包括具有比所述包层区域更高的蚀刻速率的材料。在另一示例中，所述多个牺牲区域可以包括一个或多个气腔。而且，所述光纤光缆的区域可以通过预定蚀刻速率来表征，并且所述损伤部位和所述多个附加损伤部位可以通过比所述预定蚀刻速率更高的蚀刻速率来表征。在该实施例中，与所述损伤部位和所述多个附加损伤部位的移除相关联的蚀刻时间小于与所述光纤光缆的区域的移除相关联的蚀刻时间。
根据本发明的另一实施例，提供了一种制造可变直径光纤的方法。所述方法包括：提供光纤光缆，其包括包层区域、光纤纤芯和设置在所述包层区域中的多个牺牲区域。所述方法还包括：将激光束聚焦在所述光纤光缆内的一系列预定位置处；以及产生与所述一系列预定位置相关联的一系列损伤部位。所述一系列损伤部位限定所述光纤光缆的所述包层区域中的可变直径轮廓和格子。所述方法还包括：使所述光纤光缆暴露于蚀刻剂溶液；优选地蚀刻所述一系列损伤部位；以及分离所述光纤光缆的外围部分以释放所述可变直径光纤。
通过本发明实现了优于常规技术的许多益处。例如，本发明的实施例提供了可以被用于制造可以被集成到光纤扫描显示系统中的光纤的方法和系统。本发明的这些和其他实施例连同其许多优点和特征一起结合以下文本和附图更详细地描述。
附图说明
图1A是根据本发明的实施例的光纤光缆和激光烧蚀束的简化侧视图。
图1B是根据本发明的实施例的具有像散校正的光纤光缆和激光烧蚀束的简化侧视图。
图1C是根据本发明的实施例的具有像散校正的光纤光缆和激光烧蚀束的简化端视图。
图1D是根据本发明的实施例的具有折射率匹配材料的光纤光缆和激光烧蚀束的简化侧视图。
图2是图示根据本发明的实施例的制造可变直径光纤的方法的简化流程图。
图3是根据本发明的实施例的形成格子的光纤光缆和激光烧蚀束的简化侧视图。
图4是图示根据本发明的实施例的制造锥形光纤的方法的简化流程图。
图5是根据本发明的实施例的形成锥形光发射尖端的光纤光缆和激光烧蚀束的简化侧视图。
图6是根据本发明的实施例的形成预定光纤轮廓的光纤光缆和激光烧蚀束的简化侧视图。
图7A是根据本发明的实施例的成形光纤的一部分的简化侧视图。
图7B是根据本发明的另一实施例的成形光纤的一部分的简化侧视图。
图8是图示根据本发明的实施例的具有牺牲区域的光纤预制件的绘图的简化透视图。
具体实施方式
本发明的实施例涉及用于制造用于光纤扫描显示系统的元件的方法和系统。如本文所描述的，本发明的实施例使得能够使用激光烧蚀制造可以并入光纤扫描显示系统中的光学元件。特别地，具有由激光烧蚀造型的光纤轮廓的悬臂式发射光纤使用本文所描述的技术制造。
在该说明书中，提供了与激光烧蚀和损伤部位相关的讨论，但是这不旨在限制本发明的实施例并且其他术语可以被用于描述本文讨论的过程，包括激光修改、激光变更、修改部位、变更部位等。术语烧蚀和损伤旨在包括如下物理过程：在该物理过程中，聚焦的激光光斑改变或者修改感兴趣材料(例如，熔融石英)的组成或者其他材料性质，使得蚀刻剂(示例包括HF或KOH)将给予相对于未修改材料的更高的蚀刻速率。因此，本发明的实施例不要求材料移除，并且术语烧蚀的使用不旨在要求材料移除。因此，本发明的实施例包括可以改变光纤材料的材料性质的各种机制，包括例如加热、双光子相互作用等。材料性质中的这样的改变不要求材料移除以便产生通道的格子，通过该通道的格子，蚀刻剂(例如，水蚀刻剂)可以移动通过包层区域并且留下锥形熔融石英光纤，并且这些过程被包括在本文所描述的激光辅助蚀刻过程的范围内。
如本文所描述的，在光纤光缆的包层内产生一系列基本上连续的损伤部位。当蚀刻剂有效地沿着一系列损伤部位吸走(wick)时，这些损伤部位使得能够沿着损伤部位优选蚀刻，以产生对于特定应用所期望的预定光纤形状。锥形光纤轮廓被用作本文中的示例，但是本发明不限于这些特定形状。
图1A是根据本发明的实施例的光纤光缆和激光烧蚀束的简化侧视图。由激光器105(其可以是飞秒激光器)发射的激光束被提供并且朝向透镜110传播，该透镜110将激光束聚焦到光纤125的包层115(还被称为外部区域)内的焦斑120。将激光束聚焦在焦斑处导致在焦斑处产生损伤部位。通过围绕与光纤纤芯对齐的光纤的纵轴510(例如，z轴)旋转光纤(通过图1A中的旋转角θ示出)，可以在给定径向距离处产生一系列损伤部位。
当激光束(例如，来自飞秒激光器)纵向地被移动到第二位置，使得第二焦斑130被形成在距光纤的表面更大的距离处时，在图1A中图示了激光束的运动和相关联的光学元件。在围绕纵轴旋转光纤时，产生具有比与焦斑120相关联的一系列损伤部位距光纤纤芯更小的径向距离的一系列损伤部位。在图1A中还图示了第三纵向位置，形成第三焦斑140。使用该过程，产生由在该实施例中为锥形的虚线轮廓所图示的一系列150损伤部位，其基本上是连续的。因此，本发明的实施例提供使用激光加工技术来产生旋转对称锥形光纤尖端的方法和系统。通过控制围绕纵轴的旋转和正交于纵(即，z)轴的x和y方向上的平移(例如，在亚微米精度的情况下)，光纤形状可以为锥形或者成形为其他预定形状。
在一些实施例中，移动透镜来调节聚焦的光斑的位置，而在其他实施例中，可以调节透镜的聚焦力，因此聚焦的光斑移动，而透镜保持在基本上相同的位置。使用术语基本上的使用，因为聚焦力改变常常起因于移动透镜(例如，照相机缩放透镜)内的元件。然而在其他实施例中，激光系统的激光器或者元件(包括光学元件)可以被平移以移动激光器更接近或者更远离光纤(即，根据从焦斑到光纤光缆的纤芯的位置调节激光束)。
如下文所描述的，蚀刻过程可以被用于优选地沿着一系列损伤部位蚀刻，形成图1中所图示的实施例中的锥形光纤轮廓并且在比一系列损伤部位更大的径向距离处分离光纤包层的一部分。
图1B是根据本发明的实施例的具有像散校正的光纤光缆和激光烧蚀束的简化侧视图。当光朝向光纤纤芯传播到光纤中时，光纤充当在延伸到图中的方向上的圆柱形透镜。在图的平面内，光纤不引入任何聚焦效应。由光纤引入的圆柱形透镜可能不利地影响产生损伤的焦点150的尺寸。当焦点横向地移动时，产生一系列损伤部位154。在图6中，除聚焦透镜160之外，像散透镜162被并入在激光束沿着其传播的光路中。作为示例，圆柱形透镜可以被用作像散透镜162，以引入在延伸到图中的平面内的校正以补偿由光纤造成的聚焦。
在一些实现方案中，像散透镜162和/或聚焦透镜160具有可变光学参数，使得在系统的操作期间可以调节引入的像散量和/或焦距。
因此，在入射在光纤光缆上之前的波前包括补偿光纤光缆的圆柱形透镜行为的像散校正。使用像散透镜162，光纤的包层152中的焦点150可以接近衍射限制斑尺寸，这改进损伤部位的定位。考虑由聚焦透镜160和像散透镜162的使用导致的光束的光学性质的另一方式在于，在包层中传播的波前是能够在损伤部位处形成衍射限制斑的均匀的会聚波束。
在一些实施例中，分离的透镜可以被组合为单个透镜，其可以是多元件复合透镜，其将激光聚焦到光纤中并且提供像散预校正以补偿在光纤中发生的圆柱形聚焦。
具有球面波前的光束会聚到光纤内的衍射限制焦点。在仅使用聚焦透镜160的实现方案中，然后包层引入使波前与球面显著地不同的像散。因此，一些实施例利用像散透镜162引入具有相反符号的像散来抵消由包层引入的像散。像散透镜162和包层的组合在光纤内产生球面波前。透镜设计程序(例如，Zemax或者Code V)可以被用于选择用于像散透镜162的像散力的正确量。
图1C是根据本发明的实施例的具有像散校正的光纤光缆和激光烧蚀束的简化端视图。在像散透镜162与光纤的包层之间的间隙达到零的极限中，像散校正对于所有焦斑位置是完美的，无论从相对于162和光纤移动透镜160还是在不移动透镜的情况下改变透镜160的聚焦力。实际上，小间隙允许定位误差。将理解到，透镜设计程序允许本领域的技术人员给定期望的焦斑范围和焦斑的会聚角(NA)，对间隙进行优化。
图1D是根据本发明的实施例的具有折射率匹配材料的光纤光缆和激光烧蚀束的简化侧视图。如在图1D中所图示的，像散透镜162与光纤光缆之间的间隙充满移除包层和像散透镜162二者的像散力的折射率匹配材料(例如，流体)。该设计允许在像散透镜162的顶部附近的球面波在没有折射的情况下进入光纤中。虽然折射率匹配材料可能引入光学性质(诸如激光烧蚀束的吸收)，但是该方法是有效的。本领域的普通技术人员将认识到许多变型、修改和替换。
在可选实施例中，除像散校正之外，可以引入光束的波前的其他修改，例如，形成沿着纵向延伸的线性聚焦区域。本领域的普通技术人员将认识到许多变型、修改和替换。
图2是图示根据本发明的实施例的制造可变直径光纤的方法的简化流程图。方法200包括：提供光纤光缆(210)；将激光束聚焦在光纤光缆内的预定位置处(212)；以及在预定位置处产生损伤部位(214)。
方法还包括：将激光束聚焦在光纤光缆内的一系列附加预定位置处(216)；以及在附加预定位置处产生多个附加损伤部位(218)。在实施例中，损伤部位和附加损伤部位限定具有作为朝向光纤发射尖端的纵向距离的函数的减小的直径的锥形轮廓，从而产生锥形光纤。
方法还包括：使光纤光缆暴露于蚀刻剂溶液(220)；优选地蚀刻损伤部位和多个附加损伤部位(222)；以及分离光纤光缆的一部分以释放可变直径光纤(224)。在优选蚀刻过程之后，围绕可变直径光纤的包层的一部分能够被移除以使得可变直径光纤能够并入光纤扫描显示系统等中。
根据本发明的实施例，通过使用像散透镜来补偿当激光束传播到焦点/损伤部位和多个附加损伤部位时由光纤产生的光的聚焦，该像散透镜引入与当激光束传播通过光纤时发生的聚焦相等或者相反的聚焦量。由于损伤部位将被定位在光纤包层中的不同的深度(即，距光纤的纤芯的不同的距离)处，因而在一些实现方案中，可以在激光横穿光纤的包层中的不同的径向距离时调节校正透镜。
如相对于图3和图4以添加细节所描述的，在附加预定位置处产生多个附加损伤部位可以包括在光纤光缆的包层中形成损伤部位的格子。例如，在一些实施例中，多个径向过孔可以朝向光纤纤芯穿过包层区域。可以对激光束的焦点进行控制，使得初始在光纤纤芯附近(即，在距光纤纤芯的小径向距离处)产生多个附加损伤部位的第一部分，并且随后，在距光纤纤芯更远的距离处(即，在最多到达包层区域的直径的较大的径向距离处)产生多个附加损伤部位的第二部分。该技术提供激光束传播通过的无损伤材料，这减少或者防止光束质量方面的退化。
如相对于图5以附加细节所讨论的，光纤纤芯通过纵轴表征，并且方法可以包括当在附加预定位置处产生多个附加损伤部位时，使光纤围绕纵轴旋转。
如相对于图8以添加细节所讨论的，光纤光缆可以包括包层区域和设置在包层区域中的多个牺牲区域。多个牺牲区域可以包括具有比包层区域更高的蚀刻速率的材料或者可以是蚀刻剂可以流动通过的气腔。
应当理解，图2中所图示的具体步骤提供了根据本发明的实施例的制造可变直径光纤的特定方法。根据可选实施例，还可以执行步骤的其他序列。例如，本发明的可选实施例可以以不同的次序执行上文概述的步骤。而且，图2中所图示的单独步骤可以包括可以以如适于单独步骤的各种序列执行的多个子步骤。此外，取决于特定应用，可以添加或者移除附加步骤。本领域的普通技术人员将认识到许多变型、修改和替换。
如相对于图2所讨论的，优选的蚀刻沿着一系列损伤部位发生。在一些实现方案中，对于蚀刻剂而言移动通过这些相对小通道要求的时间可能延长制造时间。因此，本发明的实施例可以提供并且利用贯穿光纤径向地和纵向地延伸的损伤点的格子，以减少蚀刻时间。如相对于图3所讨论的，可以产生骨架结构，该骨架结构使得高浓度蚀刻剂能够具有进入光纤的许多进入点并且迅速地移除光纤包层的预定部分并且产生期望的可变直径形状，诸如锥形形状。在一些实现方案中，预定部分由与损伤部位的格子相关联的结构限定并且可以作为部分被移除。当移除格子的部分时，提供用于蚀刻剂的附加流入的高容量区域，其增加这些部分中的蚀刻速率。本领域的普通技术人员将认识到许多变型、修改和替换。
图3是根据本发明的实施例的形成格子的光纤光缆和激光烧蚀束的简化侧视图。如上文所讨论的，在一些实现方案中，蚀刻剂沿着一系列损伤位置吸到结构中的速率可以小于期望的。因此，图3中所图示的本发明的实施例利用激光产生限定格子的附加损伤部位。除形成一系列损伤部位150之外，由激光束所图示的激光辐照被用于形成沿着纵向方向延展的一系列损伤部位332，并且由激光束所图示的激光辐照被用于形成沿着横向方向延展的一系列损伤部位342。横向地对齐的损伤部位还可以被称为过孔。损伤部位的该格子使得蚀刻剂能够更迅速地渗透光纤的包层并且减少蚀刻时间，其可以被认为是有效蚀刻速率中的增加。透镜310可以包含如相对于图1B所讨论的像散校正。
如在图3中所图示的，可变直径光纤形状可以连同格子一起限定。通过控制聚焦深度和使用光纤的旋转，可以纵向地扫描激光，这限定可变直径形状、过孔和给定平面内的纵向地对齐的损伤部位。激光然后纵向地移动，以每个纵向平面内形成适当的损伤部位，其当一起取得时，形成可变直径光纤形状和格子二者。应当注意，可以通过停止光纤的旋转并且在固定的纵向位置处钻进光纤中产生过孔。这样的钻孔可以从最深点(即，在纤芯附近的区域)进行到包层的外侧附近的区域。以这种方式，损伤部位和相关联的格子和可变直径图案首先可以在光纤的最深部分处产生并且随时间移出，使得当随后损伤部位形成时，损伤部位/缺陷不损害光束质量。
图4是图示根据本发明的实施例的制造可变直径光纤的方法的简化流程图。方法400包括：提供光纤光缆(410)，该光线光缆包括包层区域、光纤纤芯和设置在包层区域中的多个牺牲区域。如在图8中所图示的，多个牺牲区域可以被制造为具有平行于光纤纤芯设置的轴的圆柱形区域。在其他实施例中，可以利用其他形状，包括六边形区域等。在一些实施例中，使用具有比包层区域的蚀刻速率更高的蚀刻速率的材料制造多个牺牲区域。这些实施例中的牺牲材料的示例包括重掺杂玻璃。在可选实施例中，多个牺牲区域可以是气腔。在其他可选实施例中，牺牲区域可以包括固体牺牲材料、可以是气腔或其组合。
方法还包括：将激光束聚焦在光纤光缆内的一系列预定位置处(412)；以及产生与该系列预定位置相关联的一系列损伤部位(414)。光纤纤芯可以通过纵轴表征，并且方法可以包括当在预定位置处产生多个附加损伤部位时，使光纤围绕纵轴旋转。
一系列损伤部位限定光纤光缆的包层区域中的可变直径轮廓(例如，锥形轮廓、具有较大直径部分之间的较小直径部分的轮廓等)和格子。除了格子的元件之外或者作为格子的元件，一系列损伤部位可以限定朝向光纤纤芯穿过包层区域的多个径向过孔。可以通过初始在光纤纤芯附近形成第一系列损伤部位并且随后形成更远离光纤纤芯的第二系列损伤部位，使得在产生损伤部位时激光束不必穿过损伤材料。
方法还包括：使光纤光缆暴露于蚀刻剂溶液(416)；优选地蚀刻一系列损伤部位(418)；以及分离光纤光缆的外围部分以释放可变直径光纤(420)。
应当理解，图4中所图示的具体步骤提供了根据本发明的实施例的制造可变直径光纤的特定方法。根据可选实施例，还可以执行步骤的其他序列。例如，本发明的可选实施例可以以不同的次序执行上文概述的步骤。而且，图4中所图示的单独步骤可以包括可以以如适于单独步骤的各种序列执行的多个子步骤。此外，取决于特定应用，可以添加或者移除附加步骤。本领域的普通技术人员将认识到许多变型、修改和替换。
图5是根据本发明的实施例的形成锥形光发射尖端的光纤光缆和激光烧蚀束的简化侧视图。如在图5中所图示的，当激光束的焦点保持恒定时，光纤光缆525围绕光纤光缆的纵轴510的旋转(由角θ所图示的)使得能够形成光纤的包层中的圆形系列的损伤部位505。当激光束纵向地移动并且在较大的深度处(即，更接近于纤芯)聚焦时，形成具有锥形轮廓的一系列损伤部位。因此，损伤部位形成的径向尺寸根据纵向距离来控制。
图6是根据本发明的实施例的形成预定光纤轮廓的光纤光缆和激光烧蚀束的简化侧视图。参考图6，本发明的实施例使得能够制造在沿着损伤部位(假定无格子)的蚀刻完成之后该形状防止外部包层区域与成形光纤分离的成形轮廓。在这些情况下，图3中所图示的格子使得蚀刻剂能够沿着外部包层区域的长度渗透外部包层区域，使得能够制造任意成形轮廓。
如在图6中所图示的，当激光沿着光纤的纵向方向扫描时，可以产生具有除锥形之外的具有预定横向尺寸的任意形状的成形轮廓610。激光可以使用不同的周期、不同的深度等纵向地扫描多次，在每次通过时形成不同的损伤图案以产生总体格子和横向尺寸形状，如在图3和图6中所图示的。具有不同的半径和/或周期的螺旋和反向螺旋形状二者可以被用于产生网格图案。在一些实施例中，在坐标系中编程一组期望的损伤部位，并且当光纤旋转时，扫描激光以生成该组期望的损伤部位。虽然图3中所图示的格子是矩形的，但是这不由本发明要求并且格子的平面可以相对于纵向方向倾斜。在图6中，格子615以大约45度倾斜并且延伸通过包层以到达任意成形轮廓610。因此，通过图6中所图示的倾斜格子提供漏斗形状。此外，可以通过本文所描述的方法产生螺旋结构和任意几何形状的结构。矩形格子、倾斜格子、螺旋格子和/或过孔的组合被包括在本发明的范围内。
在图7A和图7B中图示了可以使用相对于图6讨论的技术制造的示例性成形光纤。图7A是根据本发明的实施例的成形光纤的一部分的简化侧视图。如在图7A中所图示的，成形光纤包括两个支持区域150和140，其可以机械地连接到支持元件，包括压电运动致动器。成形光纤还包括通过比两个支持区域更小的直径表征的挠性区域142。此外，成形光纤包括在光纤尖端中终止的锥形光递送和发射区域740。因此，本文所描述的方法适于制造具有复杂轮廓的该成形光纤。
图7B是根据本发明的另一实施例的成形光纤的一部分的简化侧视图。在图7B中，成形光纤包括恒定直径区域750、锥形区域752和透镜光纤尖端754。可以对于特定应用酌情选择直径、长度和锥形角。虽然图示了包括扩展区域和弯曲尖端的透镜光纤尖端754，但是本发明的实施例不限于该特定实现方案。在其他实施例中，在成形光纤的末尾处形成球透镜。本领域的普通技术人员将认识到许多变型、修改和替换。
图8是图示根据本发明的实施例的具有牺牲区域的光纤预制件的绘图的简化透视图。光纤预制件800包括光纤纤芯805和光纤包层807。一个或多个牺牲材料部分810贯穿包层807分布。一个或多个牺牲材料部分810可以通过从包层的外部表面820穿到牺牲材料部分的过孔访问。牺牲材料部分包括具有比包层和/或光纤纤芯更高的蚀刻速率的材料。因此，一旦蚀刻剂到达牺牲材料部分，则其容易地由基于HF的蚀刻剂或其他适合的蚀刻剂蚀刻。
作为示例，可以由本发明的实施例利用的牺牲材料包括重掺杂玻璃等。通过图8中的减少的直径825图示了光纤的绘图。
此外，除固体材料之外，牺牲材料部分可以被限定为建造到被用于牵引光纤的预制件中的气腔。气腔的使用有效地移除块体材料，从而增加有效蚀刻速率。因此，用于光子晶体光纤的技术可以被用于提高根据本发明的实施例的蚀刻速率。可以形成从包层区域的外部表面穿到代替或者组合牺牲材料部分使用的气腔的过孔，以使得蚀刻剂能够到达气腔。此外，在利用气腔的一些实施例中，蚀刻剂可以从光纤的末尾以及通过过孔被引入到气腔中，这提供了蚀刻时间方面的附加减少。在一些实施例中，利用气腔和固体牺牲材料的组合。本领域的普通技术人员将认识到许多变型、修改和替换。
还应当理解，本文所描述的示例和实施例仅出于说明性目的并且根据其的各种修改或改变将被建议给本领域的技术人员并且将被包括在本申请的精神和范围和随附的权利要求的范围之内。

Claims (19)

1.一种制造可变直径锥形光纤的方法，所述方法包括：
提供光纤光缆；
将激光束聚焦在所述光纤光缆内的预定位置处；
在所述预定位置处产生损伤部位；
将所述激光束聚焦在所述光纤光缆内的一系列附加预定位置处；
在所述附加预定位置处产生多个附加损伤部位，其中，所述损伤部位和所述附加损伤部位限定可变直径锥形轮廓；
使所述光纤光缆暴露于蚀刻剂溶液；
蚀刻所述损伤部位和所述多个附加损伤部位；以及
分离所述光纤光缆的一部分以释放所述可变直径锥形光纤。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述激光束聚焦在所述预定位置处以及将所述激光束聚焦在所述一系列附加预定位置处包括在入射到所述光纤光缆上之前在所述激光束中引入像散。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述激光束中的所述像散补偿当所述激光束传播通过所述光纤光缆时的圆柱形聚焦。
4.根据权利要求2所述的方法，还包括根据距所述预定位置和所述附加预定位置和所述光纤光缆的纤芯的距离调节所述激光束中的所述像散。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述附加预定位置处产生所述多个附加损伤部位包括形成损伤部位的格子。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光纤光缆包括外部区域和光纤纤芯，其中，在所述附加预定位置处产生所述多个附加损伤部位包括朝向所述光纤纤芯从所述外部区域穿过的多个径向过孔。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光纤光缆包括外部区域和光纤纤芯，其中，在所述附加预定位置处产生所述多个附加损伤部位包括初始在所述光纤纤芯附近产生所述多个附加损伤部位的第一部分，并且随后在所述外部区域附近产生所述多个附加损伤部位的第二部分。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光纤光缆包括由纵轴表征的光纤纤芯，所述方法还包括在所述附加预定位置处产生所述多个附加损伤部位期间，使所述光纤光缆围绕所述纵轴旋转。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光纤光缆包括包层区域和设置在所述包层区域中的多个牺牲区域。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光纤光缆的区域通过预定蚀刻速率来表征，并且所述损伤部位和所述多个附加损伤部位通过比所述预定蚀刻速率更高的蚀刻速率来表征。
11.一种制造可变直径光纤的方法，所述方法包括：
提供光纤光缆，其包括包层区域、光纤纤芯和设置在所述包层区域中的多个牺牲区域；
将激光束聚焦在所述光纤光缆内的一系列预定位置处；
产生与所述一系列预定位置相关联的一系列损伤部位，其中，所述一系列损伤部位限定：
可变直径轮廓；以及
所述光纤光缆的所述包层区域中的格子；
使所述光纤光缆暴露于蚀刻剂溶液；
蚀刻所述一系列损伤部位；以及
分离所述光纤光缆的外围部分以释放所述可变直径光纤。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述可变直径轮廓包括锥形轮廓。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述牺牲区域包括具有平行于所述光纤纤芯设置的轴的圆柱形区域。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述多个牺牲区域包括具有比所述包层区域的蚀刻速率更高的蚀刻速率的材料。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述多个牺牲区域包括气腔。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，产生与所述一系列预定位置相关联的所述一系列损伤部位包括形成损伤部位的格子。
17.根据权利要求11所述的方法，其中，产生与所述一系列预定位置相关联的所述一系列损伤部位包括形成朝向所述光纤纤芯穿过所述包层区域的多个径向过孔。
18.根据权利要求11所述的方法，其中，产生与所述一系列预定位置相关联的所述一系列损伤部位包括初始在所述光纤纤芯附近产生所述一系列损伤部位的第一部分，并且随后更远离所述光纤纤芯产生所述一系列损伤部位的第二部分。
19.根据权利要求11所述的方法，其中，所述光纤纤芯由纵轴表征，所述方法还包括在产生与所述一系列预定位置相关联的所述一系列损伤部位期间，使所述光纤围绕所述纵轴旋转。
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