CN112851111B - 一种低串扰多芯微结构成像光纤束的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低串扰多芯微结构成像光纤束的制备方法，属于光纤设计和制备领域，包括：制备结构单元，结构单元包括不同尺寸的中心圆孔和周围均匀分布的六个圆孔；制备多根毛细棒，将毛细棒插入对应的圆孔中，形成一级堆栈结构；并进行拉伸得到纤芯堆栈棒；将纤芯堆栈棒堆栈形成截面接近于圆形的二级堆栈结构，并插入毛细管中形成光纤预制棒；进行光纤拉丝，并控制各处的气体压力以形成成像光纤束。本发明的有益效果在于：通过挤出法挤出结构单元，并采用四种不同尺寸的毛细棒填充结构单元的圆孔中，使得纤芯的光学模式的有效折射率存在差别，抑制了纤芯之间的光学耦合模式，降低了纤芯之间的信号串扰。

Description

一种低串扰多芯微结构成像光纤束的制备方法

技术领域

本发明涉及光纤设计和制备领域，尤其涉及一种低串扰多芯微结构成像光纤束的制备方法。

背景技术

光纤是一种导光纤维，能够传输不同波段的光波。随着光纤技术几十年的发展，光纤的应用领域不断拓宽，从通信、照明发展到传感、传能等新兴领域，利用多芯光纤传像和成像是一种新兴的应用。目前，多芯成像光纤主要通过纤芯掺锗(Ge)或包层掺氟(F)来提高纤芯和包层的折射率差，以减小纤芯之间的信号串扰(耦合)。

但由于多芯成像光纤的纤芯数量、纤芯和包层之间的折射率差别，以及光纤尺寸的限制，导致成像的波长、光纤长度较短。一般情况下，导光带宽约为500nm，而成像长度最多不超过5米，一般为3米左右。原因在于：波长较长时，纤芯无法将模式限制在较小的纤芯中，导致模式泄漏在包层中，进而导致纤芯之间的信号相互耦合，影响其成像质量，且多芯成像光纤对操作的波长较为敏感；波长较短时，由于纤芯尺寸及每个纤芯的数值孔径的限制，低于截止波长时会支持多个模式，此时多芯成像光纤成像对弯曲十分敏感。同时由于设计上的缺陷，多芯成像光纤中的多个纤芯之间容易产生信号串扰，因而导致多芯成像光纤的实际使用长度只能局限在米量级。

而且，目前通常采用多次堆栈的制备成像光纤束，即堆栈、拉伸、再堆栈、再拉伸的工艺，堆栈、拉伸的重复次数可能3～5次不等。这种制备办法，在处理纤芯数量较少(几百到几千)的情况下，尚可以轻松实现。但是对于纤芯数量增加到上万甚至十万以上的量级时，这种手动多次堆栈纤芯形成预制棒的方法，整体工艺复杂程度极高，难以实现。而且还要尽量抑制纤芯间的模式耦合，一方面需要保证纤芯间的最小距离的同时，还需要手动堆栈万级以上数量的纤芯；另一方面，传统多芯成像光纤，通过掺杂方式实现纤芯和包层的折射率差，而这种方式实现的折射率差异是有限的，且数值孔径相对较小，光纤导光能力进一步受限制，因此针对以上问题，迫切需要研究一种多芯成像光纤的简便制备技术，以使制备得到的多芯成像光纤的成像分辨率高，且纤芯之间的耦合程度低，以满足实际使用的需要。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种低串扰多芯微结构成像光纤束的制备方法，能够实现毫米量级长度的光纤预制棒的生产，同时具有成像分辨率高、纤芯之间的耦合程度低的优点。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案实现：

本发明提供一种低串扰多芯微结构成像光纤束的制备方法，包括：

步骤S1，通过挤出法制备得到一结构单元，所述结构单元包括一中心圆孔和周围均匀分布的六个圆孔，所述中心圆孔的尺寸与位于其周围的六个圆孔的尺寸不相同，且任意两个相邻圆孔的尺寸不相同，位于其周围的六个圆孔的径向截面中心点依次连线构成正六边形；

步骤S2，制备多根毛细棒，每根所述毛细棒的尺寸与所述结构单元中对应的圆孔的尺寸相同，将所述毛细棒插入对应的圆孔中，形成一级堆栈结构；

步骤S3，对所述一级堆栈结构进行拉伸，制备得到纤芯堆栈棒；

步骤S4，将多根所述纤芯堆栈棒通过堆栈法相互平行排列且紧贴，形成截面接近于圆形的二级堆栈结构，随后将所述二级堆栈结构插入一毛细管中，形成光纤预制棒；

步骤S5，对所述光纤预制棒进行光纤拉丝，并根据一外部输入的第一控制指令主动精密控制所述二级堆栈结构中各处的气体压力，以形成一成像光纤束。

优选地，提供一压力机，所述压力机包括一压力机本体、设置于所述压力机本体内部的外套管、设置于外套管内部的模具腔、位于所述模具腔中的压力机柱塞杆，以及设置于所述外套管外围的高温炉；

所述步骤S1具体包括：

步骤S11，制备一挤出模具，所述挤出模具的形状与所述结构单元相匹配；

步骤S12，将所述挤出模具固定于所述模具腔的底部，并将适用于挤出法制备的物料置入所述模具腔内；

步骤S13，根据外部输入的第二控制指令调节所述压力机的参数，所述参数包括压力、高温炉温度、挤出速度，所述压力机将所述物料通过所述挤出模具挤出，得到所述结构单元。

优选地，所述步骤S11中，所述挤出模具包括六边形的空心主体，设置于所述空心主体内的若干种不同尺寸的圆形挡板，以及固定所述圆形挡板的米字型横梁，其中，每个所述圆形挡板的排布方式与所述结构单元中所述圆孔的排布方式一致。

优选地，所述步骤S12中，适用于挤出法制备的所述物料为软玻璃或高分子聚合物，所述软玻璃为氧化碲、氧化锗、氧化锂、氧化锌、硫化物、硒化物、碲化物、氟化物、碘化物、磷化物中一种或多种。

优选地，所述步骤S3具体包括：

步骤S31，对所述一级堆栈结构的两端进行熔融处理，以使所述一级堆栈结构中的所述结构单元与所述毛细棒的两端紧密烧结在一起；

步骤S32，将所述一级堆栈结构进行熔融处理，并进行拉伸为纤芯堆栈棒，于拉伸过程中通过负压控制法调节所述结构单元与所述毛细棒之间的间隙。

优选地，所述步骤S5中，采用一光纤拉丝塔系统对所述光纤预制棒进行光纤拉丝，所述光纤拉丝塔系统包括：

一高温石墨炉，用于将所述光纤预制棒熔融成裸光纤；

一预制棒进给装置，连接所述高温石墨炉的进给口，用于将所述光纤预制棒提供给所述高温石墨炉；

数量为1～5个的涂覆固化装置，连接所述高温石墨炉，用于为所述裸光纤的表面涂覆高分子材料，并固化形成涂覆光纤；

一主牵引系统，所述主牵引系统用于调整光纤拉丝的拉丝速度，以及所述裸光纤的直径，形成所述光纤束；

一光纤转向引导轮，分别连接所述涂覆固化装置和所述主牵引系统，用于改变所述涂覆光纤的方向并引入所述主牵引系统中；

一光纤收线装置，连接所述主牵引系统，用于所述光纤束通过一舞蹈轮进入所述光纤收线装置，并收集于一收线盘中。

优选地，还包括：

一主动式气控单元，用于在光纤拉丝过程中根据所述第一控制指令控制所述二级堆栈结构中各处的气体压力，以调节所述二级堆栈结构之间的间距，以及所述二级堆栈结构的尺寸。

优选地，所述涂覆固化装置的数量为2个，每个所述涂覆固化装置分别包括：

涂覆器，用于在所述裸光纤的表面涂覆高分子材料；

固化炉，用于对所述裸光纤的表面涂覆的高分子材料进行固化处理。

优选地，所述涂覆固化装置中涂覆的高分子材料为丙烯酸酯或硅胶，则所述涂覆层的厚度为50～150微米。

优选地，所述涂覆固化装置中涂覆的高分子材料为聚酰亚胺，则所述涂覆层的厚度为10～20微米。

本发明的有益效果在于：

本发明提供一种全新的适用于挤出法制备的光纤制备工艺，通过设计出一种挤出模具，通过挤出法挤出结构单元，并采用四种不同尺寸的毛细棒填充结构单元的圆孔中，且位于中心的毛细棒的尺寸与位于其周围的六根毛细棒的尺寸不相同，任意相邻的两根毛细棒的尺寸也不相同，使得制备得到的多芯微结构成像光纤束中的纤芯的光学模式的有效折射率存在差别，可以高效抑制纤芯之间的光学模式耦合，从而降低了纤芯之间的信号串扰。

附图说明

图1为本发明中一种低串扰多芯微结构成像光纤束的制备方法的流程示意图；

图2a为本发明中压力机具体实施例的结构示意图；

图2b为本发明的压力机中挤出模具腔具体实施例的结构示意图；

图3为本发明中的结构单元设计的挤出模具的截面图；

图4为本发明中一级堆栈结构具体实施例的截面示意图；

图5为本发明中光纤预制棒的截面示意图；

图6为本发明中光纤拉丝塔系统具体实施例的结构示意图。

附图标记：

主动式气控单元(1)，光纤拉丝塔系统(2)，预制棒进给装置(21)，高温石墨炉(22)，涂覆固化装置(23)，涂覆器(231)，固化炉(232)，光纤转向引导轮(24)，主牵引系统(25)，主光纤牵引轮(251)，舞蹈轮(26)，光纤收线装置(27)，收线盘(271)，光纤预制棒(31)，裸光纤(32)，具有涂覆层的光纤(33)，成像光纤束(34)，压力机柱塞杆(41)，压力机高温炉(42)，压力机本体(43)，圆柱体物料(44)，挤出模具(45)，模具腔(46)，外套管(47)，纤芯(51)，包层(52)，毛细棒A(61)，毛细棒B(62)，毛细棒C(63)，毛细棒D(64)，结构单元(65)。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明提供一种低串扰多芯微结构成像光纤束的制备方法，属于光纤设计和制备领域，如图1所示，包括以下步骤：

步骤S1，如图4所示，通过挤出法制备得到一结构单元65，结构单元65包括一中心圆孔和周围均匀分布的六个圆孔，中心圆孔的尺寸与位于其周围的六个圆孔的尺寸不相同，且任意两个相邻圆孔的尺寸不相同，位于其周围的六个圆孔的径向截面中心点依次连线构成正六边形；

在制备成像光纤束34之前，首先，根据事先设计的挤出模具45的形状，通过增材加工，或减材加工的方式得到该挤出模具45，将适用于挤出法制备的物料放入挤出压力机中，通过挤出模具45将熔融的物料挤出形成结构单元65，优选地，结构单元65的截面形状可为正六边形、圆形、菱形、或其他正多边形结构，以及几何形状，本发明不对结构单元65的形状做限制，在本实施例，结构单元65为正六边形结构，正六边形结构中包括不同尺寸的圆孔，结构单元65的中心位置处具有一中心圆孔，以及围绕该中心圆孔的周围均匀分布的六个圆孔。

在一个较佳的实施例中，提供一压力机，压力机包括一压力机本体43、设置于压力机本体内部的外套管47、设置于外套管47内部的模具腔46、位于模具腔46中的压力机柱塞杆41，以及设置于外套管47外围的高温炉42；

步骤S1具体包括：

步骤S11，制备一挤出模具45，挤出模具45的形状与挤出的结构单元65的形状相匹配；

步骤S12，将挤出模具45固定于模具腔46的底部，并将适用于挤出法制备的物料置入模具腔46内；

步骤S13，根据外部输入的第二控制指令调节压力机的参数，参数包括压力、高温炉温度、挤出速度，压力机将物料通过挤出模具45挤出，得到结构单元65。

具体的，如图2a和图2b所示，压力机4包括压力机本体43、外套管47、模具腔46、压力机柱塞杆41，以及压力机高温炉42，压力机制备结构单元65的具体过程如下：

通过增材加工，或减材加工的方式得到所设计的挤出模具45，将挤出模具45固定于模具腔46的底部；将适用于挤出法制备的圆柱体物料44放入模具腔46内，后将装有物料的模具腔46整体固定在金属外套管4747中，压力机的柱塞杆41直接或间接的压在圆柱体物料上，金属外套管47外围的高温炉42对其进行加热，物料熔融后通过柱塞杆41挤压，将物料从挤出模具45挤出形成结构单元65，挤压过程中综合调节压力机的压力、高温炉的温度、挤出速度等，将挤出材料通过模具均匀的挤出，即第一控制指令中包括压力机的压力、高温炉温度、挤出速度等参数。

在一个较佳的实施例中，步骤S11中，如图3所示，挤出模具45包括六边形的空心主体，设置于空心主体内的若干种不同尺寸的圆形挡板，以及固定圆形挡板的米字型横梁，其中，圆形挡板的排布方式与结构单元65中圆孔的排布方式一致。

具体的，模具的结构与所挤出的结构单元65的结构相匹配，即结构单元65中为圆孔，则模具结构为实心圆形挡板。所以，在模具中六边形空心主体内设置有不同尺寸的截面呈圆形的金属挡板，金属挡板的排布方式和结构单元65中圆孔的排布方式一致，金属挡板由“米”字型梁固定，保持位置，优选的，圆形挡板于上述圆孔一一对应，即具有4种不同的尺寸。

需要说明的是，不同尺寸的金属挡板的直径在设计时，一般情况下直径相差不是非常大，但又存在一定的差距。

优选的实施方式中，模具的厚度为30～50mm，米字型支撑约为20mm左右，下面焊接的金属挡板的厚度为10～15mm；在挤出过程中，熔融后的物料从六边形空心主体中流出，其中有金属挡板的位置形成孔，无挡板的位置形成实心固体，且物料经米字型梁后，会继续填充圆形挡板之间原有米字型支撑的空间，以形成上述结构的结构单元65。

在一个较佳的实施例中，步骤S12中，适用于挤出法制备的物料为软玻璃或高分子聚合物，软玻璃为氧化碲、氧化锗、氧化锂、氧化锌、硫化物、硒化物、碲化物、氟化物、碘化物、磷化物中一种或多种。

步骤S2，如图4所示，制备多根毛细棒，每根毛细棒的尺寸与结构单元65中对应的圆孔的尺寸相同，将毛细棒插入对应的圆孔中，形成一级堆栈结构，其中，任意相邻的两根毛细棒的尺寸不同；

具体的，在本实施例中，当位于其周围的六个圆孔中处于同一轴线上的两个圆孔的尺寸相同时，即一级堆栈结构中的毛细棒最少需要包括4种不同的尺寸

具体的，一级堆栈结构中共有7根毛细棒，其中标示为A的毛细棒61有1根，标示为B的毛细棒62有2根，标示为C的毛细棒63有2根，标示为D的毛细棒64有2根，且毛细棒A、毛细棒B、毛细棒C、毛细棒D的直径均不相同，且分别与结构单元65中四种不同尺寸的圆孔相匹配；其中毛细棒的制备材料为软玻璃或高分子聚合物；

进一步的，其中四种不同尺寸的毛细棒的排布方式是根据类石墨烯的单层原子排列规则扩展而来的。这种设计方法，只需要选用四种不同尺寸的毛细棒，就能够达到降低纤芯之间的串扰(光学模式耦合)，提高成像分辨率的目的。

步骤S3，对一级堆栈结构进行拉伸，制备得到纤芯堆栈棒；

具体的，在一个较佳的实施例中，步骤S3中制备得到纤芯堆栈棒的具体过程包括：

步骤S31，使用火焰对一级堆栈结构的两端进行熔融处理，以使一级堆栈结构中的结构单元65与毛细棒的两端紧密烧结在一起；

步骤S32，将一级堆栈结构置于高温石墨炉22中，进行熔融处理，熔融后使用牵引器进行拉伸，形成纤芯堆栈棒，在拉伸过程中通过负压控制法调节结构单元65与毛细棒之间的间隙，制备得到的纤芯堆栈棒的直径约为1毫米。

需要说明的是，上述高温石墨炉22、牵引器、负压控制法所使用的负压控制装置均采用现有技术，如选用英国公司ESM Global Ltd生产的相关设备，这些设备被广泛用于微结构光纤的制备。

步骤S4，如图5所示，将多根纤芯堆栈棒通过堆栈法相互平行排列且紧贴，形成截面接近于圆形的二级堆栈结构，随后将二级堆栈结构插入一毛细管中，形成光纤预制棒31；

具体的，通过堆栈法，将复数个纤芯堆栈棒堆栈成截面近似于圆形的二级堆栈结构作为光纤的纤芯51，随后将二级堆栈结构插入毛细管中形成光纤预制棒31，采用毛细管作为光纤的包层52，其中二级堆栈结构中包括404根纤芯堆栈棒，以每根纤芯堆栈棒有7根毛细棒来计算，则二级堆栈结构中包含有2828根毛细棒。

步骤S5，对光纤预制棒31进行光纤拉丝，并根据一外部输入的第一控制指令主动精密控制二级堆栈结构中各处的气体压力，以形成一成像光纤束34。

具体的，对光纤预制棒31进行光纤拉丝，在光纤拉丝的过程中主动精密控制光纤预制棒31中的二级堆栈结构中各处的气体压力，以台调节纤芯之间的间距、纤芯的尺寸，得到低串扰多芯微结构成像光纤束34。该低串扰多芯微结构成像光纤束34包括由经步骤S2得到的数根不同尺寸的毛细棒与经步骤S1得到的结构单元65组成一级堆栈结构，后经步骤S3进行拉伸和步骤S5进行光纤拉丝后得到的纤芯51，由毛细管经步骤S5进行光纤拉丝过程熔融后形成的用于维持结构和强度的外套包层52。

在一个较佳的实施例中，如图6所示，步骤S5中，采用一光纤拉丝塔系统2对光纤预制棒31进行光纤拉丝，光纤拉丝塔系统2包括：

一高温石墨炉22，用于将光纤预制棒31熔融成裸光纤32；

一预制棒进给装置21，连接高温石墨炉22的进给口，用于将光纤预制棒31提供给高温石墨炉；

数量为1～5个的涂覆固化装置23，连接高温石墨炉22，用于为裸光纤32的表面涂覆高分子材料，并固化形成涂覆光纤；

一主牵引系统25，主牵引系统用于调整光纤拉丝的拉丝速度，以及裸光纤32的直径，形成光纤束；

一光纤转向引导轮24，分别连接涂覆固化装置23和主牵引系统25，用于改变涂覆光纤的方向并引入主牵引系统25中；

一光纤收线装置27，连接主牵引系统25，用于光纤束通过一舞蹈轮26进入光纤收线装置27，并收集于一收线盘271中。

具体的，在本实施例中，光纤拉丝塔系统2由预制棒进给装置21、高温石墨炉22、数量为1～5个的涂覆固化装置23、光纤转向引导轮24、具有能够调整拉丝速度和调节裸光纤32直径的主光纤牵引轮251的主牵引系统25、舞蹈轮26、具有收线盘271的成品光纤收线装置27组成，预制棒进给装置21提供光纤预制棒31给高温石墨炉22，高温石墨炉22使光纤预制棒31熔融成丝形成裸光纤32，涂覆固化装置23使裸光纤32的表面涂覆高分子材料并固化后形成具有涂覆层的光纤33，具有涂覆层的光纤33通过光纤转向引导轮24后进入主牵引系统25中，主牵引系统25中的主光纤牵引轮251改变具有涂覆层的光纤33的直径后得到低串扰的多芯微结构成像光纤束34，多芯微结构成像光纤束34经过舞蹈轮26后由成品光纤收线装置27中的收线盘271收集。

在一个较佳的实施例中，还包括：

一主动式气控单元1，用于在光纤拉丝过程中根据第一控制指令控制二级堆栈结构中各处的气体压力，以调节二级堆栈结构之间的间距，以及二级堆栈结构的尺寸。

具体的，在本实施例中，还包括多通道的主动式气控单元1，在对光纤预制棒31进行光纤拉丝的过程中，主动精密控制光纤预制棒31中的二级堆栈结构中各处的气体压力以实现有效调制纤芯之间的间距、纤芯的尺寸。

在一个较佳的实施例中，涂覆固化装置23的数量为2个，每个涂覆固化装置23分别包括：

涂覆器231，用于在裸光纤32的表面涂覆高分子材料；

固化炉232，用于对裸光纤32的表面涂覆的高分子材料进行固化处理。

具体的，在本实施例中，涂覆固化装置23的数量为2个，对熔融而成裸光纤32重复两次高分子材料涂覆并固化的过程。

在一个较佳的实施例中，涂覆固化装置23中涂覆的高分子材料为丙烯酸酯或硅胶，则涂覆层的厚度为50～150微米。

在一个较佳的实施例中，涂覆固化装置23中涂覆的高分子材料为可耐高温(300℃)的聚酰亚胺，则涂覆层的厚度为10～20微米，选用聚酰亚胺作为高分子材料，可确保制备得到的多芯微结构成像光纤束34能够在温度为300℃以下的环境中长时间正常工作，在温度为400℃的环境中短时间使用。

需要说明的是，上述多通道主动式气控单元1采用现有技术，利用多通道主动式气控单元1控制光纤预制棒31中的堆栈结构中各处的气体压力的具体数值根据所要制备的多芯通信光纤要求的纤芯之间的间距、纤芯的尺寸等来确定；上述光纤拉丝塔系统2中预制棒进给装置21、高温石墨炉22、涂覆器231、固化炉232、光纤转向引导轮24、主牵引系统25、舞蹈轮26、成品光纤收线装置27均采用现有技术；高温石墨炉22的工作温度、固化炉232的固化温度及其它所需的工艺参数均采用现有的光纤拉丝中所采用的工艺参数或再适当调整。

根据实际需要，可以扩展制备得到1000纤芯、5000纤芯、10000纤芯、30000纤芯、50000纤芯、100000纤芯的多芯微结构成像光纤束34。

本发明的有益效果在于：

本发明提供一种全新的适用于挤出法制备的光纤制备工艺，通过设计出一种挤出模具，通过挤出法挤出结构单元，并采用四种不同尺寸的毛细棒填充结构单元的圆孔中，且位于中心的毛细棒的尺寸与位于其周围的六根毛细棒的尺寸不相同，任意相邻的两根毛细棒的尺寸也不相同，使得制备得到的多芯微结构成像光纤束中的纤芯的光学模式的有效折射率存在差别，可以高效抑制纤芯之间的光学模式耦合，从而降低了纤芯之间的信号串扰。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种低串扰多芯微结构成像光纤束的制备方法，其特征在于，包括：

步骤S1，通过挤出法制备得到一结构单元，所述结构单元包括一中心圆孔和周围均匀分布的六个圆孔，所述中心圆孔的尺寸与位于其周围的六个圆孔的尺寸不相同，且任意两个相邻圆孔的尺寸不相同，位于其周围的六个圆孔的径向截面中心点依次连线构成正六边形；

步骤S2，制备多根毛细棒，每根所述毛细棒的尺寸与所述结构单元中对应的圆孔的尺寸相同，将所述毛细棒插入对应的圆孔中，形成一级堆栈结构；

步骤S3，对所述一级堆栈结构进行拉伸，制备得到纤芯堆栈棒；

步骤S4，将多根所述纤芯堆栈棒通过堆栈法相互平行排列且紧贴，形成截面接近于圆形的二级堆栈结构，随后将所述二级堆栈结构插入一毛细管中，形成光纤预制棒；

步骤S5，对所述光纤预制棒进行光纤拉丝，并根据一外部输入的第一控制指令主动精密控制所述二级堆栈结构中各处的气体压力，以形成一成像光纤束。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，提供一压力机，所述压力机包括一压力机本体、设置于所述压力机本体内部的外套管、设置于外套管内部的模具腔、位于所述模具腔中的压力机柱塞杆，以及设置于所述外套管外围的高温炉；

所述步骤S1具体包括：

步骤S11，制备一挤出模具，所述挤出模具的形状与所述结构单元相匹配；

步骤S12，将所述挤出模具固定于所述模具腔的底部，并将适用于挤出法制备的物料置入所述模具腔内；

步骤S13，根据外部输入的第二控制指令调节所述压力机的参数，所述参数包括压力、高温炉温度、挤出速度，所述压力机将所述物料通过所述挤出模具挤出，得到所述结构单元。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S11中，所述挤出模具包括六边形的空心主体，设置于所述空心主体内的若干种不同尺寸的圆形挡板，以及固定所述圆形挡板的米字型横梁，其中，每个所述圆形挡板的排布方式与所述结构单元中所述圆孔的排布方式一致。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S12中，适用于挤出法制备的所述物料为软玻璃或高分子聚合物，所述软玻璃为氧化碲、氧化锗、氧化锂、氧化锌、硫化物、硒化物、碲化物、氟化物、碘化物、磷化物中一种或多种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

步骤S31，对所述一级堆栈结构的两端进行熔融处理，以使所述一级堆栈结构中的所述结构单元与所述毛细棒的两端紧密烧结在一起；

步骤S32，将所述一级堆栈结构进行熔融处理，并进行拉伸为纤芯堆栈棒，于拉伸过程中通过负压控制法调节所述结构单元与所述毛细棒之间的间隙。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，采用一光纤拉丝塔系统对所述光纤预制棒进行光纤拉丝，所述光纤拉丝塔系统包括：

一高温石墨炉，用于将所述光纤预制棒熔融成裸光纤；

一预制棒进给装置，连接所述高温石墨炉的进给口，用于将所述光纤预制棒提供给所述高温石墨炉；

数量为1～5个的涂覆固化装置，连接所述高温石墨炉，用于为所述裸光纤的表面涂覆高分子材料，并固化形成涂覆光纤；

一主牵引系统，所述主牵引系统用于调整光纤拉丝的拉丝速度，以及所述裸光纤的直径，形成所述光纤束；

一光纤转向引导轮，分别连接所述涂覆固化装置和所述主牵引系统，用于改变所述涂覆光纤的方向并引入所述主牵引系统中；

一光纤收线装置，连接所述主牵引系统，用于所述光纤束通过一舞蹈轮进入所述光纤收线装置，并收集于一收线盘中。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括：

一主动式气控单元，用于在光纤拉丝过程中根据所述第一控制指令控制所述二级堆栈结构中各处的气体压力，以调节所述二级堆栈结构之间的间距，以及所述二级堆栈结构的尺寸。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述涂覆固化装置的数量为2个，每个所述涂覆固化装置分别包括：

涂覆器，用于在所述裸光纤的表面涂覆高分子材料；

固化炉，用于对所述裸光纤的表面涂覆的高分子材料进行固化处理。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述涂覆固化装置中涂覆的高分子材料为丙烯酸酯或硅胶，涂覆层的厚度为50～150微米。

10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述涂覆固化装置中涂覆的高分子材料为聚酰亚胺，涂覆层的厚度为10～20微米。

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