CN114829998B - 气泡形成有所减少的多芯光纤 - Google Patents
气泡形成有所减少的多芯光纤 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114829998B CN114829998B CN202080084622.0A CN202080084622A CN114829998B CN 114829998 B CN114829998 B CN 114829998B CN 202080084622 A CN202080084622 A CN 202080084622A CN 114829998 B CN114829998 B CN 114829998B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- dopant
- core
- cladding
- diffusion
- inner cladding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title claims description 17
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title description 12
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims abstract description 168
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims abstract description 101
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 83
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 43
- 230000005012 migration Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000013508 migration Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 33
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 14
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 9
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 8
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 6
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 4
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 17
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N silicon tetrafluoride Chemical compound F[Si](F)(F)F ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 2
- YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N germanium dioxide Chemical compound O=[Ge]=O YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 230000000649 photocoagulation Effects 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 210000003484 anatomy Anatomy 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000012681 fiber drawing Methods 0.000 description 1
- 238000007380 fibre production Methods 0.000 description 1
- 229940119177 germanium dioxide Drugs 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- DFIYWQBRYUCBMH-UHFFFAOYSA-N oxogermane Chemical compound [GeH2]=O DFIYWQBRYUCBMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 210000001525 retina Anatomy 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/02042—Multicore optical fibres
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/028—Optical fibres with cladding with or without a coating with core or cladding having graded refractive index
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2201/00—Type of glass produced
- C03B2201/06—Doped silica-based glasses
- C03B2201/08—Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant
- C03B2201/12—Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant doped with fluorine
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2201/00—Type of glass produced
- C03B2201/06—Doped silica-based glasses
- C03B2201/08—Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant
- C03B2201/14—Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant doped with boron and fluorine
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2201/00—Type of glass produced
- C03B2201/06—Doped silica-based glasses
- C03B2201/30—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
- C03B2201/31—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with germanium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2203/00—Fibre product details, e.g. structure, shape
- C03B2203/34—Plural core other than bundles, e.g. double core
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
- Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
- Lasers (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
本披露内容涉及一种MCF(200A)，包括多个芯(102)、外包层(101)或管、扩散屏障(202)以及包层(103)。扩散屏障(202)和包层(103)被设计为使得从内包层到外包层或管的、不期望的掺杂剂迁移有所减少，或者从芯到外包层或管的、不期望的掺杂剂迁移有所减少。可以控制MCF的各个部件的掺杂水平，以减少掺杂剂迁移。掺杂剂梯度的减小减少了掺杂剂和气泡向内包层、外包层或管和芯之间的界面的迁移。
Description
优先权声明
本申请要求于2019年12月4日提交的题为“MULTI-CORE OPTICAL FIBER WITHREDUCED BUBBLE FORMATION(气泡形成有所减少的多芯光纤)”的美国临时专利申请序列号62/943,352的优先权权益，发明人为Alireza Mirsepassi和Dean Richardson，所述美国临时专利申请通过援引以其全文并入本文，就如同在此做了充分和完整的阐述一样。
背景技术
在各种各样的医疗手术中，使用激光来辅助手术并治疗患者的解剖学结构。例如，在激光光凝术中，使用激光探针来在视网膜上的激光烧灼点处烧灼血管。某些类型的激光探针一次烧灼多个点，这可以实现更快速且更有效的光凝。这些多点激光探针中的一些激光探针将单一激光束分成展现激光点图案的多个激光束、并且将这些束递送至展现对应光纤图案的光纤阵列。通常，光纤应紧密地包装在一起，使得光纤图案与激光点图案相匹配。此外，激光点图案应与光纤图案准确地对准。
光纤可以包括构成多芯光纤(MCF)的外包层和多个芯。芯或外包层或两者可以被设计为使得光纤的部件传输光。为了形成MCF，通常在外包层中钻出孔，并且将芯固结到钻出的孔内。常常将掺杂剂(比如氟或锗)添加至芯和外包层，因为掺杂剂产生了所需的折射率曲线，以支持MCF的导光性质。最后，在升高的温度下将外包层拉伸至所需的直径和长度，从而形成了MCF。
MCF的一个缺点是掺杂剂可能从外包层扩散到芯并且反之亦然，这实质地改变了MCF的部件的光学性质。另外，掺杂剂梯度可能会导致掺杂剂扩散，并且在高温下，气泡可能在制作MCF时朝着芯与外包层之间的界面形成。气泡降低了MCF的产率并弱化了MCF，从而产生了脆性光纤。气泡还削弱了MCF的光学性能。
发明内容
根据一个实施例，本披露内容涉及一种多芯光纤，包括：多个芯，所述多个芯包括第一材料；包围所述芯的外包层，所述外包层包括所述第一材料；以及扩散减少特征，其中，所述扩散减少特征减少了所述外包层与所述MCF中的另一种元件之间第一掺杂剂的迁移。
另一个实施例涉及一种多芯光纤，包括：棒，所述棒包括第一材料；包围所述棒的棒内包层，所述棒内包层包括所述第一材料和第一掺杂剂；多个芯，所述多个芯包括所述第一材料；包围所述芯的多个内包层，所述多个内包层包括所述第一材料和所述第一掺杂剂，所述多个内包层中的每一个内包层的第一部分与所述棒内包层的一部分交界；以及外管，所述外管包括所述第一材料和所述第一掺杂剂，所述内包层中的每一个内包层的第二部分与所述外管的一部分交界。
另一实施例涉及一种多芯光纤，包括：棒，所述棒包括第一材料；多个芯，所述多个芯包括所述第一材料和第一掺杂剂；包围所述芯的多个扩散屏障，所述扩散屏障包括所述第一材料，所述扩散屏障中的每一个扩散屏障的第一部分与所述棒的一部分交界；以及外管，所述外管包括所述第一材料，所述扩散屏障中的每一个扩散屏障的第二部分与所述外管的一部分交界。
本披露内容的各个实施例还可以包括以下特征中的一项或多项。与没有所述扩散减少特征的MCF相比，所述外包层中的第一掺杂剂的浓度有所降低。与没有所述扩散减少特征的MCF相比，所述外包层与所述另一种元件之间的掺杂剂浓度梯度有所减小。所述MCF进一步包括包围所述芯的多个内包层，所述多个内包层包括所述第一材料和所述第一掺杂剂。所述扩散减少特征包括包围所述内包层的多个扩散屏障，所述扩散屏障包括所述第一材料。所述扩散减少特征包括：所述多个内包层的重掺杂区，所述重掺杂区掺杂有所述第一掺杂剂；所述多个内包层的轻掺杂区，所述轻掺杂区掺杂有所述第一掺杂剂，其中，所述轻掺杂区的掺杂剂浓度低于所述重掺杂区的掺杂剂浓度，所述轻掺杂区包围所述重掺杂区。所述重掺杂区相对于所述芯的数值孔径(NA)为约0.18至约0.28，并且所述轻掺杂区相对于所述芯的NA为约0.08至约0.18。所述第一掺杂剂包括氟(F)、硼(B)或氯(Cl)。所述扩散减少特征包括具有第一掺杂剂浓度的所述外包层。所述外包层中的第一掺杂剂的浓度小于所述多个内包层中的第一掺杂剂的浓度。所述扩散减少特征包括包围所述芯的多个扩散屏障，并且所述扩散屏障包括所述第一材料。所述多个芯掺杂有所述第一掺杂剂，并且所述另一种元件是所述多个芯。所述第一掺杂剂提高了所述第一材料的折射率。所述第一掺杂剂包括锗(Ge)或磷(P)。与没有棒内包层的MCF相比，所述外管与所述棒之间的第一掺杂剂的浓度梯度有所减小。与没有多个扩散屏障的MCF相比，所述外管与所述多个芯之间的第一掺杂剂的梯度有所减小。
芯被各种包层和扩散屏障包围。包层和扩散屏障减少并减缓了掺杂剂的迁移和后续的气泡形成。包层和扩散屏障减小了MCF的掺杂剂梯度，从而提高了每材料量的MCF产率并使MCF具有改善的材料和光学性质。
附图说明
为了更加彻底地理解本发明技术、其特征及其优点，参考结合附图进行的以下说明，在附图中：
图1A展示了根据本披露内容的实施例的多芯光纤(MCF)的远端的透视图。
图1B展示了根据本披露内容的特定实施例的图1A的MCF的远端的前视图。
图1C展示了根据本披露内容的特定实施例的具有多个内包层的MCF的远端的前视图。
图2A展示了根据本披露内容的特定实施例的具有多个扩散屏障和多个内包层的MCF的前截面视图。
图2B展示了根据本披露内容的特定实施例的具有带不同区域的多个内包层的MCF的前截面视图。
图2C展示了根据本披露内容的特定实施例的具有多个内包层以及掺杂外包层的MCF的前截面视图。
图2D展示了根据本披露内容的特定实施例的具有多个扩散屏障的MCF的前截面视图。
图2E展示了根据本披露内容的特定实施例的具有玻璃棒和棒内包层的MCF的前截面视图。
图2F展示了根据本披露内容的特定实施例的具有玻璃棒的MCF的前截面视图。
为了便于理解，在可能的情况下已使用相同的附图标记来指定与附图共同的相同元件。设想的是，一个实施例的元件和特征可以有益地结合在其他实施例中，而无需进一步叙述。
具体实施方式
在以下描述中，通过举例的方式来阐述细节以便于理解所披露的主题。然而，对于本领域普通技术人员而言显而易见的是，所披露的实施方式是示例性的并且不是所有可能的实施方式的穷举。因此，应理解的是，提及所描述的示例并不旨在限制本披露内容的范围。本披露内容所涉及的技术领域内的技术人员通常完全能够设想到对所描述的设备、器械、方法的任何改变和进一步修改、以及本披露内容的原理的任何进一步应用。具体地，完全设想的是，可以将关于一种实施方式而描述的特征、部件和/或步骤与关于本披露内容的其他实施方式而描述的特征、部件和/或步骤进行组合。
在某些实施例中，术语“约”是指与标称值有+/-10％的变化。应理解的是，这种变化可以包括在本文提供的任何值中。
本文提供的实施例总体上涉及一种具有用于减少不期望的掺杂剂迁移的扩散减少特征的MCF。
图1A至图1C展示了MCF的各个示例。更具体地，图1A和图1B展示了没有内包层的MCF，而图1C展示了包括内包层的MCF的示例。应注意，尽管未示出，但MCF通常放置在聚氯乙烯(PVC)管中以形成MCF电缆。
图1A展示了MCF 100A的远端的透视图。MCF 100A可以是圆柱形的，但是可以设想其他形状。
图1B展示了图1A的MCF 100A的远端的前视图。如所示出的，MCF 100A包括外包层101和多个芯102。所述多个芯102可以由任何透明材料(比如熔融石英或玻璃)制成。在图1A和图1B的示例中，芯102是掺杂熔融石英。例如，芯102可以是掺锗熔融石英。使芯102掺杂有锗或类似掺杂剂有助于提高芯的折射率(相比于外包层101的熔融石英)并因此在芯内形成导光性质。
图1C展示了MCF 100B的远端的前视图，所述MCF包括多个内包层103。如所示出的，MCF 100B包括外包层101、多个芯102和多个内包层103。相比于MCF 100A，在图1C的示例中，MCF100B的芯102是未掺杂的并由熔融石英或类似的透明材料制成。每一个芯102被内包层103包围。内包层103可以包括掺杂熔融石英。根据一些实施例，内包层201在一些实施例中掺杂有降低内包层的折射率的掺杂剂，比如氟(F)、氯(Cl)或硼(B)。掺杂的内包层103具有比芯102更低的折射率，由此在每一个芯102内形成了导光性质。内包层103的厚度从约1μm到约10μm变化，其中芯直径为约50μm至约80μm。
尽管所展示的示例中示出了四个芯102，但本披露内容的范围不限于此。相反，在其他实施方式中，MCF 100A-100B可以包括更少的芯102或多于四个芯102。在某些实施例中，每一个芯102的直径可以为约50μm至约80μm。在某些实施例中，任何两个芯102的中心可以相距约100μm至约150μm。
在某些实施例中，MCF 100A-100B是非照明MCF。在这种实施例中，虽然每一个芯102都被适配成传导光(例如，激光)，但外包层101未被配置成传导光。在其他某些实施例中，MCF100A-100B反而可以是照明MCF。在照明MCF中，用于一般照明的光(如与用于治疗的靶向激光相反地)传输穿过MCF的外包层101以便在治疗位点处提供一般照明。因此，外包层101可以用来沿自身传输光以提供一般照明，而芯102被用来传输激光以用于在治疗位点处进行治疗。
在制造MCF 100A-100B期间，在某些情况下，可能会在外包层101或MCF的其他部分中形成气泡，比如在芯102中、在内包层103处、和/或在外包层101、芯102和/或内包层103的界面处。气泡的形成会导致光纤拉伸期间的不稳定性，最终导致光纤产生的产率较低并降低MCF 100A-100B的功能。对于MCF 100B，气泡形成的一个原因是外包层101和内包层103的掺杂剂浓度不同，并且浓度梯度使掺杂剂向外包层101移动并产生气泡。例如，如果MCF100B的内包层103包括掺氟石英(SiO3/2F)，则掺氟石英可以自发地分解为二氧化硅(SiO2)和气态四氟化硅(SiF4)。然后，四氟化硅可以在外包层101中和/或在外包层101与内包层103之间的界面处形成气泡。另外，外包层101与每一个芯102之间的粗糙界面可以使气泡在相应界面处形成。
对于MCF 100A，气泡可以由于外包层101与芯102之间的掺杂剂浓度不同而形成。例如，MCF 100A的掺锗芯102可以包括二氧化锗，其可以分解为氧化锗(GeO)和氧气(O2)。然后，氧气可以在外包层101中和/或在外包层101与芯102之间的界面处形成气泡。类似于MCF100B，在MCF 100A中，外包层101与每一个内包层103之间的粗糙界面也可以使气泡在相应界面处形成。
在任何情况下都需要减少这些气泡，以提高MCF的产率并改善其材料和光学性质。因此，在MCF 100B的情况下，期望降低外包层101与内包层103之间的掺杂剂梯度和掺杂剂扩散。类似地，期望降低外包层与MCF 100A的芯102之间的掺杂剂梯度和掺杂剂扩散。
因此，本披露内容的各个实施例中包括扩散减少特征以用于减少掺杂剂向外包层的、不期望的迁移。在一些实施例中，扩散减少特征减少了芯和/或内包层之间的掺杂剂向外包层的扩散。因此，在一些实施例中，与没有扩散减少特征的MCF相比，外包层中的掺杂剂的浓度有所降低。在一些实施例中，扩散减少特征减小了外包层与芯和/或内包层之间的掺杂剂的掺杂剂浓度梯度。因此，在这种实施例中，与没有扩散减少特征的MCF相比，外包层与芯和/或内包层之间的掺杂剂浓度梯度有所减小。
图2A至图2F展示了不同的扩散减少特征。如关于图2A所描述的，某些实施例涉及减少内包层与外包层之间的掺杂剂扩散，比如图1C的MCF 100B。在图2A的实施例中，扩散减少特征包括扩散屏障。如关于图2D所描述的，某些实施例涉及减少芯与外包层之间的掺杂剂扩散，比如图1B的MCF 100A。在图2D的实施例中，扩散减少特征包括扩散屏障。如关于图2B和图2C所描述的，某些实施例涉及减小MCF(比如图1C的MCF 100B)的外包层与内包层之间的掺杂剂梯度。在图2B和图2C的实施例中，掺杂剂减少特征可以包括轻掺杂内包层区、重掺杂内包层区和/或掺杂外包层。如关于图2E所描述的，某些实施例涉及减小内包层与管之间的掺杂剂梯度。在这些实施例中，扩散减少特征可以包括掺杂管和棒内包层。如关于图2F所描述的，某些实施例涉及减少芯与管之间的掺杂剂扩散。在这些实施例中，扩散减少特征可以包括扩散屏障。
图2A展示了根据本披露内容的特定实施例的具有多个扩散屏障202和多个内包层103的MCF 200A的前截面视图。在图2A的示例中，外包层101和芯102包括非掺杂熔融石英，而内包层103包括掺杂熔融石英(例如，掺氟熔融石英)。扩散屏障202至少部分地包围内包层103。扩散屏障202包括熔融石英。在某些实施例中，扩散屏障202的厚度可以从约1μm到约10μm变化。在此实施例中，扩散减少特征包括扩散屏障202。扩散屏障202减少了内包层103与外包层101之间的掺杂剂迁移，从而减小了内包层103与外包层101之间的掺杂剂梯度，由此减少了气泡迁移。
图2B展示了根据本披露内容的特定实施例的具有带不同区域的多个内包层103的MCF 200B的前截面视图。每一个内包层103包括重掺杂区103h和轻掺杂区103l。重掺杂区103h具有比轻掺杂区103l更高的掺杂剂(例如，F掺杂剂)浓度。根据一些实施例，轻掺杂区103l被掺杂为使得轻掺杂区相对于芯102的数值孔径(NA)为约0.08至约0.18，并且重掺杂区103h被掺杂为使得重掺杂区相对于芯的NA为约0.18至约0.28。NA由以下等式给出：
其中，n芯是芯的折射率，并且n区域是区域的折射率。折射率n取决于材料的掺杂剂浓度。
区域的厚度从约1μm到约10μm变化，其中芯直径为约50μm至约80μm。在图2B的示例中，每一个内包层103的重掺杂区103h有助于减少逃离相应芯102的激光量。在此实施例中，扩散减少特征包括轻掺杂区103l和重掺杂区103h，每一个包层103的轻掺杂区和重掺杂区的组合还有助于减少从相应内包层103形成气泡，因为重掺杂区103h、轻掺杂区1031和外包层101之间存在更平缓的掺杂剂梯度。
图2C展示了根据本披露内容的特定实施例的具有多个内包层103以及掺杂外包层201的MCF 200C的前截面视图。外包层201掺杂有掺杂剂，包括氟(F)、硼(B)或氯(Cl)。在一些实施例中，相对于内包层103，掺杂外包层201具有更低的掺杂剂浓度，从而减小了掺杂外包层与内包层之间的掺杂剂梯度。在这种实施例中，掺杂外包层201相对于芯102的NA为约0.08至约0.18，并且内包层103相对于芯102的NA为约0.18至约0.28。在此实施例中，扩散减少特征包括掺杂外包层201。掺杂外包层201与内包层103之间减小的掺杂剂梯度减少了掺杂外包层201与内包层103之间的气泡迁移。
图2D展示了根据本披露内容的特定实施例的具有多个扩散屏障202的MCF 200D的前截面视图。在图2D的示例中，芯102掺杂有提高芯的折射率的掺杂剂，由此在芯102内实现了导光性质。根据一些实施例，掺杂剂包括提高芯102的折射率的任何掺杂剂，比如锗(Ge)或磷(P)。因此，在图2D的示例中，内包层103不是必需的，因为掺杂芯102能够与周围材料产生折射率梯度(例如，是外包层101)并由此实现芯的导光性质。在此实施例中，扩散减少特征包括扩散屏障202。在图2D的示例中，外包层101可以包括熔融石英。因此，为了防止在外包层101中形成气泡，在图2D的实施例中，利用由与外包层101相同的材料制成的扩散屏障202来产生掺杂剂扩散屏障并减少气泡在与外包层101的界面中的形成。
图2E展示了根据本披露内容的特定实施例的具有棒210和棒内包层230的MCF250A的前截面视图。在图2E的示例中，每一个芯102包括熔融石英或类似材料，而内包层103包括掺杂有包括F、B或Cl在内的掺杂剂的熔融石英。棒210被棒内包层230包围，并且棒包括熔融石英、玻璃或类似材料。每一个内包层103的第一部分211与包围所有芯102的管251的内表面交界。同样地，每一个内包层103的第二部分212与棒内包层230交界。在图2E的示例中，为了减小外壳101与内包层103之间的掺杂剂梯度，管251掺杂有掺杂剂，包括F、B或Cl。另外，为了减小玻璃棒210与内包层103之间的掺杂剂梯度，如所示出的，棒内包层230在第二部分212处也包围棒210。因为棒内包层230具有与包围芯102的内包层103相同的材料，所以在棒210中形成气泡的可能性降低。相比之下，如果在棒210周围未使用棒内包层230，则气泡可以由于棒210与内包层103之间的掺杂剂梯度而在棒210中形成。在此实施例中，扩散减少特征包括掺杂管251和棒内包层230。
图2F展示了根据本披露内容的特定实施例的具有棒210的MCF 250B的前截面视图。在图2F的示例中，每一个芯102包括掺杂有提高芯的折射率的第一掺杂剂(比如锗(Ge)或磷(P))的熔融石英或类似材料。扩散屏障202包括熔融石英并包围芯。每一个扩散屏障202的第一部分214与管251的内表面交界。同样地，每一个扩散屏障202的第二部分213与棒210交界。在图2F的示例中，为了减小管251与芯102之间的掺杂剂梯度，扩散屏障202具有与外壳相同的组成。在图2F的示例中，管251可以包括熔融石英。因此，为了防止在管251中形成气泡，在图2F的实施例中，扩散屏障202由与管251相同的材料制成以减小掺杂芯102与管251之间的掺杂剂梯度。在此实施例中，扩散减少特征包括扩散屏障202。
如上所述，MCF包括多个芯、外壳、扩散屏障、包层以及掺杂剂中的一项或多项。扩散屏障和包层至少部分地包围芯。扩散屏障和包层被设计为使得从内包层到外包层或管的、不期望的掺杂剂迁移有所减少。可以控制MCF的各个部件的掺杂水平，以减少掺杂剂迁移。在一些实施例中，内包层是未掺杂的，反而芯是掺杂的，从而消除了掺杂内包层的需要。
掺杂剂梯度的减小减少了掺杂剂的迁移以及在芯与外包层或管之间的界面中形成气泡的可能性。另外，包层和扩散屏障帮助减缓并减少MCF的各个部件之间的掺杂剂迁移。可以微调掺杂剂类型和掺杂剂曲线以维持MCF的所需材料和光学性质。
以上披露的主题应被视为说明性的而非限制性的，并且所附权利要求旨在覆盖所有此类修改、增强、以及落入本披露内容的真实精神和范围内的其他实施例。因而，为了被法律最大程度地允许，本披露内容的范围将由以下权利要求及其等效物的最广泛允许的解读来确定、并且不应受限于或局限于上述详细描述。
Claims (12)
1.一种多芯光纤，包括：
多个芯，所述多个芯包括第一材料；
包围所述芯的外包层，所述外包层包括所述第一材料；
扩散减少特征，其中，所述扩散减少特征减少了所述外包层与所述多芯光纤中的另一种元件之间第一掺杂剂的迁移,以及
包围所述芯的多个内包层，所述多个内包层包括所述第一材料和所述第一掺杂剂,
其中,所述扩散减少特征包括：所述多个内包层的重掺杂区，所述重掺杂区掺杂有所述第一掺杂剂；以及所述多个内包层的轻掺杂区，所述轻掺杂区掺杂有所述第一掺杂剂，其中，所述轻掺杂区的第一掺杂剂的掺杂剂浓度低于所述重掺杂区的第一掺杂剂的掺杂剂浓度，所述轻掺杂区包围所述重掺杂区。
2.如权利要求1所述的多芯光纤，其中，与没有所述扩散减少特征的多芯光纤相比，所述外包层中的第一掺杂剂的浓度有所降低。
3.如权利要求1所述的多芯光纤，其中，与没有所述扩散减少特征的多芯光纤相比，所述外包层与所述另一种元件之间的掺杂剂浓度梯度有所减小。
4.如权利要求1所述的多芯光纤，其中，所述扩散减少特征包括包围所述内包层的多个扩散屏障，所述扩散屏障包括所述第一材料。
5.如权利要求1所述的多芯光纤，其中，所述重掺杂区相对于所述多个芯的数值孔径为0.18至0.28，并且所述轻掺杂区相对于所述多个芯的数值孔径为0.08至0.18。
6.如权利要求5所述的多芯光纤，其中，所述第一掺杂剂包括氟、硼或氯。
7.如权利要求1所述的多芯光纤，其中，所述扩散减少特征包括具有第一掺杂剂浓度的所述外包层。
8.如权利要求7所述的多芯光纤，其中，所述外包层中的第一掺杂剂的浓度小于所述多个内包层中的第一掺杂剂的浓度。
9.如权利要求1所述的多芯光纤，其中，所述扩散减少特征包括包围所述芯的多个扩散屏障，所述扩散屏障包括所述第一材料。
10.如权利要求9所述的多芯光纤，其中，所述多个芯掺杂有所述第一掺杂剂，并且所述另一种元件是所述多个芯。
11.如权利要求10所述的多芯光纤，其中，所述第一掺杂剂提高了所述第一材料的折射率。
12.如权利要求11所述的多芯光纤，其中，所述第一掺杂剂包括锗或磷。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201962943352P | 2019-12-04 | 2019-12-04 | |
| US62/943,352 | 2019-12-04 | ||
| PCT/IB2020/061392 WO2021111337A1 (en) | 2019-12-04 | 2020-12-02 | Multi-core optical fiber with reduced bubble formation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114829998A CN114829998A (zh) | 2022-07-29 |
| CN114829998B true CN114829998B (zh) | 2023-12-26 |
Family
ID=73790155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202080084622.0A Active CN114829998B (zh) | 2019-12-04 | 2020-12-02 | 气泡形成有所减少的多芯光纤 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11385401B2 (zh) |
| EP (1) | EP4070142A1 (zh) |
| JP (1) | JP2023505475A (zh) |
| KR (1) | KR20220108780A (zh) |
| CN (1) | CN114829998B (zh) |
| AU (1) | AU2020397640A1 (zh) |
| BR (1) | BR112022010756A2 (zh) |
| CA (1) | CA3159654A1 (zh) |
| WO (1) | WO2021111337A1 (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1421714A (zh) * | 2001-11-29 | 2003-06-04 | 株式会社藤仓 | 一种单模光纤及其制造方法 |
| CN1454187A (zh) * | 2000-03-25 | 2003-11-05 | 赫罗伊斯·坦尼沃有限公司 | 用来生产用于光纤的预成型坯件的基底管和过程 |
| JP2013212955A (ja) * | 2012-04-02 | 2013-10-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | マルチコア光ファイバ母材製造方法 |
| CN106145661A (zh) * | 2009-06-12 | 2016-11-23 | J-纤维有限公司 | 包括掺杂的玻璃纤维芯和包围玻璃纤维芯的包层的光导纤维 |
| WO2017022546A1 (ja) * | 2015-08-04 | 2017-02-09 | 株式会社フジクラ | マルチコア光ファイバおよびマルチコア光ファイバの製造方法 |
Family Cites Families (41)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63313104A (ja) | 1987-06-16 | 1988-12-21 | Fujikura Ltd | イメ−ジフアイバ |
| JPS63313103A (ja) | 1987-06-16 | 1988-12-21 | Fujikura Ltd | イメ−ジフアイバ |
| JPH095541A (ja) | 1995-06-21 | 1997-01-10 | Hitachi Cable Ltd | マルチコア光ファイバ母材の製造方法 |
| JPH095542A (ja) | 1995-06-22 | 1997-01-10 | Hitachi Cable Ltd | マルチコアファイバ母材の製造方法 |
| JPH0961645A (ja) | 1995-08-25 | 1997-03-07 | Shin Etsu Chem Co Ltd | マルチコア光ファイバ母材の製造方法 |
| JPH0990145A (ja) | 1995-09-27 | 1997-04-04 | Hitachi Cable Ltd | 希土類元素添加マルチコア光ファイバの製造方法 |
| JPH0990144A (ja) | 1995-09-27 | 1997-04-04 | Hitachi Cable Ltd | 希土類元素添加マルチコア光ファイバの製造方法 |
| US5921981A (en) | 1995-11-09 | 1999-07-13 | Alcon Laboratories, Inc. | Multi-spot laser surgery |
| JP3773575B2 (ja) | 1996-01-12 | 2006-05-10 | 富士通株式会社 | ドープファイバ、そのスプライシング方法及び光増幅器 |
| US6535679B2 (en) | 1997-01-16 | 2003-03-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical fiber and method of manufacturing the same |
| US20030024276A1 (en) | 2001-05-30 | 2003-02-06 | 3M Innovative Properties Company | Method of manufacture of an optical waveguide article including a fluorine-containing zone |
| PT1653896E (pt) | 2003-07-28 | 2013-05-07 | Synergetics Inc | Sonda endoscópica laser coaxialmente iluminada e controlo numérico ativo de abertura |
| US7618177B2 (en) | 2005-04-29 | 2009-11-17 | Alcon, Inc. | Multi-fiber variable intensity wide-angle illuminator |
| JP2010521702A (ja) | 2007-03-15 | 2010-06-24 | リエッキ オイ | 光ファイバ構造およびその製造方法 |
| JP5165443B2 (ja) | 2007-06-14 | 2013-03-21 | 株式会社フジクラ | 石英系マルチコア光ファイバ |
| US8970947B2 (en) * | 2007-09-26 | 2015-03-03 | Imra America, Inc. | Auto-cladded multi-core optical fibers |
| WO2010085414A1 (en) | 2009-01-21 | 2010-07-29 | Alcon Research, Ltd. | Ophthalmic endoillumination using fiber generated light |
| EP2503970B1 (en) | 2009-11-24 | 2015-09-16 | Alcon Research, Ltd. | Single-fiber multi-spot laser probe for ophthalmic endoillumination |
| CN102655906B (zh) | 2009-12-15 | 2015-03-25 | 爱尔康研究有限公司 | 多点激光探针 |
| US8488930B2 (en) | 2010-12-09 | 2013-07-16 | Alcon Research, Ltd. | Wavelength converting illumination probe |
| RU2489741C2 (ru) * | 2011-01-19 | 2013-08-10 | Учреждение Российской академии наук Научный центр волоконной оптики РАН (НЦВО РАН) | Многосердцевинный волоконный световод (варианты) |
| US20120203075A1 (en) | 2011-02-08 | 2012-08-09 | Christopher Horvath | White coherent laser light launched into nano fibers for surgical illumination |
| JP2013020207A (ja) | 2011-07-14 | 2013-01-31 | Hitachi Cable Ltd | マルチコアファイバ |
| AU2012290158B2 (en) | 2011-08-03 | 2016-07-07 | Alcon Inc. | Articulating ophthalmic surgical probe |
| JP5603306B2 (ja) | 2011-08-17 | 2014-10-08 | 株式会社フジクラ | 結合型マルチコアファイバ用母材の製造方法、結合型マルチコアファイバの製造方法、及び、結合型マルチコアファイバ |
| US10245181B2 (en) | 2012-12-21 | 2019-04-02 | Alcon Research, Ltd. | Grin fiber multi-spot laser probe |
| WO2015119921A1 (en) | 2014-02-06 | 2015-08-13 | Novartis Ag | Manufacturing an articulating ophthalmic surgical probe |
| EP3194345A1 (en) | 2014-09-16 | 2017-07-26 | Corning Incorporated | Methods for making optical fiber preforms with one step fluorine trench and overclad |
| JP6532748B2 (ja) * | 2015-04-30 | 2019-06-19 | 株式会社フジクラ | マルチコアファイバ |
| JP2017032972A (ja) | 2015-08-04 | 2017-02-09 | 株式会社フジクラ | マルチコア光ファイバおよびその製造方法 |
| US10016248B2 (en) | 2015-12-17 | 2018-07-10 | Novartis Ag | Ophthalmic illumination profiles and associated devices, systems, and methods |
| JP6668833B2 (ja) * | 2016-03-09 | 2020-03-18 | 住友電気工業株式会社 | 結合型マルチコア光ファイバ |
| WO2018037346A2 (en) | 2016-08-25 | 2018-03-01 | Novartis Ag | Planar illuminator for ophthalmic surgery |
| CN110337277A (zh) | 2017-02-28 | 2019-10-15 | 诺华股份有限公司 | 具有关节式束分离的多光纤多点式激光探针 |
| AU2018227077A1 (en) | 2017-02-28 | 2019-07-18 | Alcon Inc. | Multi-fiber multi-spot laser probe with simplified tip construction |
| JP6919228B2 (ja) | 2017-02-28 | 2021-08-18 | 住友電気工業株式会社 | マルチコア光ファイバの製造方法 |
| WO2018220488A1 (en) | 2017-05-30 | 2018-12-06 | Novartis Ag | Multi-fiber multi-spot laser probe with articulating beam separation |
| US11109938B2 (en) | 2017-11-14 | 2021-09-07 | Alcon Inc. | Multi-spot laser probe with illumination features |
| US11135092B2 (en) | 2017-12-12 | 2021-10-05 | Alcon Inc. | Multi-core fiber for a multi-spot laser probe |
| JP2022535240A (ja) | 2019-06-03 | 2022-08-05 | アルコン インコーポレイティド | マルチコアファイバのコアへの多波長レーザビームのアライメント |
| EP4069168A1 (en) | 2019-12-04 | 2022-10-12 | Alcon Inc. | Optical fiber for transmitting both an illumination light and a laser light beam |
-
2020
- 2020-12-02 EP EP20821395.9A patent/EP4070142A1/en active Pending
- 2020-12-02 BR BR112022010756A patent/BR112022010756A2/pt unknown
- 2020-12-02 CA CA3159654A patent/CA3159654A1/en active Pending
- 2020-12-02 CN CN202080084622.0A patent/CN114829998B/zh active Active
- 2020-12-02 JP JP2022533209A patent/JP2023505475A/ja active Pending
- 2020-12-02 WO PCT/IB2020/061392 patent/WO2021111337A1/en unknown
- 2020-12-02 AU AU2020397640A patent/AU2020397640A1/en active Pending
- 2020-12-02 US US17/109,409 patent/US11385401B2/en active Active
- 2020-12-02 KR KR1020227019950A patent/KR20220108780A/ko unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1454187A (zh) * | 2000-03-25 | 2003-11-05 | 赫罗伊斯·坦尼沃有限公司 | 用来生产用于光纤的预成型坯件的基底管和过程 |
| CN1421714A (zh) * | 2001-11-29 | 2003-06-04 | 株式会社藤仓 | 一种单模光纤及其制造方法 |
| CN106145661A (zh) * | 2009-06-12 | 2016-11-23 | J-纤维有限公司 | 包括掺杂的玻璃纤维芯和包围玻璃纤维芯的包层的光导纤维 |
| JP2013212955A (ja) * | 2012-04-02 | 2013-10-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | マルチコア光ファイバ母材製造方法 |
| WO2017022546A1 (ja) * | 2015-08-04 | 2017-02-09 | 株式会社フジクラ | マルチコア光ファイバおよびマルチコア光ファイバの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2023505475A (ja) | 2023-02-09 |
| KR20220108780A (ko) | 2022-08-03 |
| EP4070142A1 (en) | 2022-10-12 |
| AU2020397640A1 (en) | 2022-06-23 |
| US20210173142A1 (en) | 2021-06-10 |
| WO2021111337A1 (en) | 2021-06-10 |
| CN114829998A (zh) | 2022-07-29 |
| CA3159654A1 (en) | 2021-06-10 |
| BR112022010756A2 (pt) | 2022-08-23 |
| US11385401B2 (en) | 2022-07-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8041170B2 (en) | Photonic bandgap fiber | |
| CN110187433B (zh) | 光纤和光纤母材的制造方法 | |
| CN106082630B (zh) | 光纤预制件 | |
| CN110389405B (zh) | 光纤 | |
| EP3421435A1 (en) | Optical fiber | |
| US9366807B2 (en) | Method of producing preform for coupled multi-core fiber, method of producing coupled multi-core fiber, and coupled multi-core fiber | |
| US20130064513A1 (en) | Optical fiber | |
| CN109250898B (zh) | 光纤预制件 | |
| US20180224598A1 (en) | Multicore optical fiber and method of producing multicore optical fiber | |
| US20150253498A1 (en) | Framework For the Design of Optimum and Near-Optimum Broadband Multi-Mode Optical Fibers | |
| US20230333311A1 (en) | Multicore optical fiber | |
| US20130044988A1 (en) | Coupled multicore fiber | |
| CN114829998B (zh) | 气泡形成有所减少的多芯光纤 | |
| EP2535319A2 (en) | Method for producing optical fiber | |
| US20090181842A1 (en) | Polarization-maintaining optical fiber and method for manufacturing the same | |
| CN106932858B (zh) | 一种双包层有源光纤及其制造方法 | |
| WO2018138736A2 (en) | Optical fiber draw assembly and fabricated optical fiber thereof | |
| JP5242896B2 (ja) | イメージファイバ及びその光ファイバ母材 | |
| CN112955792B (zh) | 光纤 | |
| WO2022059699A1 (ja) | マルチコアファイバ | |
| EP4242710A1 (en) | Multicore optical fiber | |
| WO2023135944A1 (ja) | マルチコア光ファイバの製造方法及びマルチコア光ファイバ | |
| EP3287422A1 (en) | Method for producing multi-core optical fiber | |
| CN117063103A (zh) | 多芯光纤、多芯光纤的制造方法、多芯光纤母材以及多芯光纤母材的制造方法 | |
| JPS58211704A (ja) | 定偏波型光フアイバ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |