CN114879302B - 空心光纤结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种空心光纤结构，涉及光纤通信领域，包括光纤包层和光纤芯层，所述光纤包层的中心形成有空孔；所述光纤芯层包括一个或多个光纤纤芯，所述光纤芯层内的光纤纤芯围绕空孔布置；所述光纤芯层在光纤包层内设置有一层或多层，且任一所述光纤芯层均与光纤包层形成折射率差。通过在光纤包层的中心形成空孔，使得本申请的空心光纤相较于现有技术中同样直径的光纤能够更容易弯曲，进而有助于提高光纤安装的便捷性；对于直径大于100um的光纤，弯曲性能显著提高，且在空孔内虹吸液体材料，还可以起到毛细管光纤传感器的效果，稳定性好、灵敏度高。
Description
技术领域
本发明涉及光纤通信领域，具体地，涉及一种空心光纤结构。
背景技术
光纤是光导纤维的简写，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具。传输原理是光的全反射。现有技术的光纤包括空心光纤，空心光纤是将光纤作成空心，形成圆筒状空间，用于光传输。
随着大数据，云计算，物联网等技术的兴起推动了现代通信技术的发展，对信号传输容量提出了更大的挑战。传统的单芯光纤通信系统越来越难满足通信容量的需求，作为空分复用技术的实现手段之一，多芯光纤通过增加包层内的纤芯数，多个纤芯可以同时传输信号，极大的提升了信号的传输容量，同时具有较高的集成度。
现有公告号为CN104297840B的中国专利申请文献，其公开了一种传输可见光的空心布拉格光纤的结构设计，此结构采用高、低折射率材料在光纤径向交替周期性排列，最内层是空气芯层，最外层是一层折射率为1.4的聚偏氟乙烯PVDF材料的PML匹配层，所述高、低折射率材料分别选用折射率为2.2的聚碳酸酯PC聚合物材料作为第一包层以及折射率为1.4的聚偏氟乙烯PVDF聚合物材料作为第二包层，不同结构的空心Bragg光纤结构分别用于传输红、绿、蓝三色波段光，并在输出端进行汇聚实现可见光传输。
现有公告号为CN110568548B的中国专利申请文献，其公开了一种多层纤芯可控的多芯光纤，包括若干纤芯单元和包层，若干纤芯单元镶嵌在包层内，且每个纤芯单元均为包括t层纤芯的多层结构，每个纤芯单元的每层纤芯相对包层的折射率差为△n，每个纤芯单元中每层纤芯的厚度不同且每层纤芯的厚度为am，其中，t、n、m均为正整数；包层切面上设有光纤集束结构，且光纤集束结构上设有若干与纤芯单元直径相适配的孔，光纤集束结构的直径与包层的直径相同；每个纤芯单元的外径相同，且相邻的两个纤芯单元之间的纤芯层数不同，相邻两个纤芯单元的最内层的纤芯的直径不同；每个纤芯单元中的每层纤芯相对包层的折射率差△n随n的增加而增加。
现有技术中，当光纤的外径尺寸超过100um时，难以对光纤进行弯曲，导致光纤安装不便，且光纤容易碎裂，存在待改进之处。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种空心光纤结构。
根据本发明提供的一种空心光纤结构,包括光纤包层和光纤芯层，所述光纤包层的中心形成有空孔；所述光纤芯层包括一个或多个光纤纤芯，所述光纤芯层内的光纤纤芯围绕空孔布置；所述光纤芯层在光纤包层内设置有一层或多层，且任一所述光纤芯层均与光纤包层形成折射率差。
优选地，所述光纤包层内设置有标识结构，所述标识结构位于光纤芯层内和/或光纤芯层外，且所述标识结构与光纤包层形成折射率差。
优选地，所述空孔的周侧设置有高折射层，所述高折射层的折射率大于光纤包层的折射率，且所述高折射层的厚度包括1-30um。
优选地，所述高折射层参杂有微量元素，所述微量元素包括锗和/或磷等。
优选地，所述光纤包层内设置有参硼层，所述参硼层将所述光纤包层分隔为外层包层和内层包层，所述外层包层的厚度为1-30um，所述参硼层的厚度为1-30um。
优选地，所述光纤芯层和光纤包层的材质均包括合成石英，且所述光纤芯层和光纤包层二者均通过掺杂改变折射率。
优选地，所述空孔内设置有反谐振腔。
优选地，当所述光纤芯层为一层，所述光纤芯层内包括1-4个光纤纤芯时：所述光纤纤芯的直径包括：9um、30um、50um或62.5um；所述空孔的直径包括1-120um；所述光纤包层的外径包括125-200um。
优选地，当所述光纤纤层为一层，所述光纤芯层内包括5-16个光纤纤芯时：所述光纤纤芯的直径包括：9um、30um、50um或62.5um；所述空孔的直径包括1-220um；所述光纤包层的外径包括125-300um。
优选地，当所述光纤纤层为一层，所述光纤芯层内包括17-24个光纤纤芯时：所述光纤纤芯的直径包括：9um、30um、50um或62.5um；所述空孔的直径包括1-420um；所述光纤包层的外径包括300-500um。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明通过在光纤包层的中心形成空孔，使得本申请的空心光纤相较于现有技术中同样直径的光纤能够更容易弯曲，进而有助于提高光纤安装的便捷性；对于直径大于100um的大直径光纤，弯曲性能显著提高，且在空孔内虹吸液体材料，还可以起到毛细管光纤传感器的效果，稳定性好、灵敏度高。
2、本发明通过设置在空孔周侧的高折射层，从而能够吸收光纤包层溢出的光，降低光纤的串扰；借助参硼层和外层包层的配合，能够起到防碎裂作用。
3、本发明通过设置在空孔内的反谐振腔，有助于起到光学正反馈作用，以及产生对震荡光束的控制作用。
4、本发明通过标识结构，有助于使光纤在使用过程中便于识别，以及定义起始芯的便捷性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明主要体现实施例1中空心光纤横截面示意图；
图2为本发明主要体现实施例1中单层光纤芯层的轴侧示意图；
图3为本发明主要体现实施例1中双层光纤芯层的轴侧示意图；
图4为本发明主要体现实施例2中空心光纤横截面示意图；
图5为本发明主要体现实施例3中空心光纤横截面示意图。
图中所示：
光纤包层1 高折射层6
光纤芯层2 参硼层7
空孔3 反谐振腔8
光纤纤芯4 外层包层9
标识结构5 内层包层10
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
如图1、图2以及图3所示，根据本发明提供的一种空心光纤结构，包括光纤包层1和光纤芯层2，光纤芯层2设置在光纤包层1内，光纤包层1的中心形成有空孔3。空孔3的横截面形状为圆形，设置在光纤包层1中心位置的横截面形状为圆形的空孔3，使得本申请的空心光纤相较于现有技术中同样直径的光纤能够更容易弯曲，进而能够提高光纤安装的便捷性。特别地，对于直径大于100um的大直径光纤，能够显著提高其弯曲性能。
光纤芯层2包括一个或多个光纤纤芯4，光纤芯层2内的光纤纤芯4围绕空孔3布置，本申请优选光纤芯层2内的光纤纤芯4围绕空孔3均匀布置。
进一步地，光纤芯层2在光纤包层1内设置有一层或多层，且任一光纤芯层2均与光纤包层1形成折射率差，从而使得光波在光纤芯层2中传输。
具体地，光纤芯层2和光纤包层1的材质均包括合成石英，且光纤芯层2和光纤包层1二者均通过掺杂微量元素改变折射率，其中微量元素包括但不限于锗或磷中的一种或多种。
再进一步地，光纤包层1内设置有标识结构5，标识结构5位于光纤芯层2内或光纤芯层2外，且标识结构5与光纤包层1形成折射率差。通过设置标识结构5能够使光纤在使用过程中便于识别，比如作为起始芯定义，靠近标识结构5的光纤纤芯4的编号定义为“1”，然后按照顺时针依次定义其它光纤纤芯4的编号。
需要知道的是，位于光纤包层1中心的空孔3，在特定的工作环境下，例如在空孔3内虹吸液体材料，还可以起到毛细管光纤传感器的效果。其稳定性好、灵敏度高。
实施例2
基于实施例1，根据本发明提供的一种空心光纤结构，如图4所示，还包括高折射层6和参硼层7，高折射层6设置在空孔3的周侧，高折射层6的折射率大于光纤包层1的折射率，从而能够吸收光纤包层1溢出的光，降低光纤的串扰。
具体地，高折射层6参杂有微量元素，微量元素包括但不限于锗或磷中的一种或多种。且高折射层6的厚度包括1-30um。
参硼层7设置在光纤包层1内，且参硼层7将所述光纤包层1分隔为外层包层9和内层包层10，外层包层9的厚度为1-30um，所述参硼层7的厚度为1-30um。借助参硼层7和外层包层9的配合，能够起到防碎裂作用。
实施例3
基于实施例1或实施例2，如图5所示，根据本发明提供的一种空心光纤结构，空孔3内设置有反谐振腔8。从而起到光学正反馈作用，以及产生对震荡光束的控制作用。
实施例4
基于实施例1，根据本发明提供的一种空心光纤结构，当光纤芯层2为一层，光纤芯层2内包括1-4个光纤纤芯4时：
光纤纤芯4的直径包括：9um、30um、50um或62.5um。
空孔3的直径包括1-120um。
光纤包层1的外径包括125-200um。
当光纤纤层为一层，光纤芯层2内包括5-16个光纤纤芯4时：
光纤纤芯4的直径包括：9um、30um、50um或62.5um。
空孔3的直径包括1-220um。
光纤包层1的外径包括125-300um。
当光纤纤层为一层，光纤芯层2内包括17-24个光纤纤芯4时：
所述光纤纤芯4的直径包括：9um、30um、50um或62.5um。
所述空孔3的直径包括1-420um。
所述光纤包层1的外径包括300-500um。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (9)
1.一种空心光纤结构，其特征在于，包括光纤包层(1)和光纤芯层(2)，所述光纤包层(1)的中心形成有空孔(3)；
所述光纤芯层(2)包括一个或多个光纤纤芯(4)，所述光纤芯层(2)内的光纤纤芯(4)围绕空孔(3)布置；
所述光纤芯层(2)在光纤包层(1)内设置有一层或多层，且任一所述光纤芯层(2)均与光纤包层(1)形成折射率差；
所述光纤包层(1)内设置有标识结构(5)，所述标识结构(5)位于光纤芯层(2)内和/或光纤芯层(2)外，且所述标识结构(5)与光纤包层(1)形成折射率差；
空孔(3)内为虹吸液体材料。
2.如权利要求1所述的空心光纤结构，其特征在于，所述空孔(3)的周侧设置有高折射层(6)，所述高折射层(6)的折射率大于光纤包层(1)的折射率，且所述高折射层(6)的厚度包括1-30um。
3.如权利要求2所述的空心光纤结构，其特征在于，所述高折射层(6)参杂有微量元素，所述微量元素包括锗和/或磷。
4.如权利要求1所述的空心光纤结构，其特征在于，所述光纤包层(1)内设置有参硼层(7)，所述参硼层(7)将所述光纤包层(1)分隔为外层包层(9)和内层包层(10)，所述外层包层(9)的厚度为1-30um，所述参硼层(7)的厚度为1-30um。
5.如权利要求1所述的空心光纤结构，其特征在于，所述光纤芯层(2)和光纤包层(1)的材质均包括合成石英，且所述光纤芯层(2)和光纤包层(1)二者均通过掺杂改变折射率。
6.如权利要求1所述的空心光纤结构，其特征在于，所述空孔(3)内设置有反谐振腔(8)。
7.如权利要求1所述的空心光纤结构，其特征在于，当所述光纤芯层(2)为一层，所述光纤芯层(2)内包括1-4个光纤纤芯(4)时：
所述光纤纤芯(4)的直径包括：9um、30um、50um或62.5um；
所述空孔(3)的直径包括1-120um；
所述光纤包层(1)的外径包括125-200um。
8.如权利要求1所述的空心光纤结构，其特征在于，当所述光纤芯层为一层，所述光纤芯层(2)内包括5-16个光纤纤芯(4)时：
所述光纤纤芯(4)的直径包括：9um、30um、50um或62.5um或特殊定制纤芯尺寸；
所述空孔(3)的直径包括1-220um；
所述光纤包层(1)的外径包括125-300um。
9.如权利要求1所述的空心光纤结构，其特征在于，当所述光纤芯层为一层，所述光纤芯层(2)内包括17-24个光纤纤芯(4)时：
所述光纤纤芯(4)的直径包括：9um、30um、50um或62.5um；
所述空孔(3)的直径包括1-420um；
所述光纤包层(1)的外径包括300-500um。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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