CN1278969C - 微结构光纤预制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微结构光纤预制方法，属于微结构光纤制备技术。该方法以熔石英、有机玻璃、K9玻璃、各种掺杂玻璃或石英的棒体材料，采用脉宽为150fs，重复频率为1KHz，最大单脉冲能量为1mJ的飞秒激光微加工平台或者是机械钻头加工制备微结构光纤预制棒，其特征在于：在棒体材料的端面，加工制造孔径为0.005～1mm的有规则排列的轴向通孔群。本发明的优点：可以自由，方便的调整微结构光纤占空比；克服了传统堆管技术制备方案中空心管或实心棒的材质差异性；操作简单和重复性好；特别是采用飞秒激光微加工技术方案时，熔融拉丝缩小比例大大降低，减少了熔融拉丝过程中的微结构变形几率；拓宽了微结构光纤的种类，大大提高了微结构光纤的制备效率和精度。

Description

微结构光纤预制方法
                                技术领域
本发明涉及了一种微结构光纤预制方法，属于微结构光纤制备技术。
                                背景技术
微结构光纤(Microstructure fiber)，又叫光子晶体光纤(Photonic Crystal fiber)，或者多孔光纤(Holey fiber)。具有：无波长限制的单横模传输，色散可操作性，光子带隙和光纤弯曲性，以及强非线性效应：超连续平台光谱，频率变换等特点。传统光纤中微小的折射率差常常用气象沉积的技术得到，而光子晶体光纤所需的大折射率差值通常通过堆管技术来形成预制棒或是冲挤压成型来直接形成预制棒，然后熔融拉丝而成。
微结构光纤在物理、化学、生物学的超快研究中存在广泛的应用前景。有关涉及到本发明技术的文献和报道如下：
[1]、Jinendra K.Ranka et.al Optics Letters，2000，25(1)：25
[2]、R.K.Kumar，A.K.George，et.al.，Opt.Exp.，2002，10(25)：1520～1525
[3]、X.Liu et.al.，IEEE J.Quantum Electron，1997，33(10)：1706～1716
[4]、Kaoru Minoshima et.Al.，Opt.Lett.，1999，26(19)：1516～1518
[5]、D.J.Jones et al.，Science，288：635
[6]、H.N.Paulsen et al.Opt.Lett.，2003，28：1123
[7]、D.J.HWANG et al.Appl.Phys.A，2004，79(3)：605～612
                                发明内容
本发明的目的在于提供一种微结构光纤预制方法。该方法过程简单，制得的微结构光纤质量均匀。
本发明通过下述技术方案加以实现：以熔石英、有机玻璃、K9玻璃或各种掺杂玻璃的棒体材料，采用脉宽为150fs，重复频率为1KHz，最大单脉冲能量为1mJ的飞秒激光微加工平台或者是机械钻头加工制备微结构光纤预制棒的方法。其特征在于：在棒体材料的端面，加工制造孔径为0.005～1mm的有规则排列的轴向通孔群。
上述有规则排列的通孔群是指所有满足微结构光纤纤芯分布要求的设计方案：以大小孔径间隔或随机排列成同心圆，椭圆形以及正六角形图案等，或纤芯孔径大于其他孔径排列图案。
本发明的优点：1、可以自由，方便的调整微结构光纤纤芯分布形状，孔径和孔间距的比例(占空比)；2、克服了传统堆管技术制备方案中空心管或实心棒的材质差异性；3、能够对各种透明材料进行微结构光纤预制，而且具有操作简单和重复性好的特点；4、特别是采用飞秒激光微加工技术方案时，加工尺度已经在微米量级，熔融拉丝缩小比例大大降低，减少了熔融拉丝过程中的微结构变形几率；5、上述预制方法的发明，拓宽了微结构光纤的种类，特别是对光纤制备技术而言，大大提高了微结构光纤的制备效率和精度。
                                附图说明
图1、2、3为现有堆管技术制备微结构光纤过程图。
图4本发明中飞秒激光微加工平台。
图5本发明中飞秒激光微加工示意图，图中1为飞秒激光啁啾脉冲放大系统，2为辅助照明光源，3为在电脑上成像的监控系统，4为分束镜，5为聚焦物镜，6为加工材料，7为三维微位移平台。
图6本发明中采用飞秒激光微加工平台加工的纤芯不均匀的六角形孔群端面图。
图7本发明中采用飞秒激光微加工平台加工的纤芯均匀的六角形孔群端面图。
图8纤芯均匀孔群的He-Ne激光耦合效果图。
图9本发明中采用机械钻头加工的纤芯均匀的六角形孔群端面图。
                                具体实施方式
实施例1：
飞秒激光微加工平台(图4)，主要包括能稳定输出飞秒激光脉冲的啁啾脉冲放大系统(CPA)(图5中的1)，能监控微结构光纤端面的同轴成像监控系统(图5中的3)和微位移平台(图5中的7)组成。首先CPA输出的飞秒激光脉冲通过物镜(图5中的5)聚焦材料表面，将所要微结构光纤图案编程控制平台三维移动，即可加工出孔径较小的规则排列通孔群(单孔径几十甚至几个微米左右)。例如，直径为6mm，长1cm的有机玻璃棒，按六角形排列加工出36个孔径为8微米的孔群，如图6和图7所示。上述预制棒加热至熔融温度时，经拉伸即可得到微结构光纤。
实施例2：
机械加工由机械钻头和程控平台组成，将所要微光纤图案编程控制平台三维移动，即可加工出规则排列通孔群(单孔径0.30-1毫米)，例如，直径为8mm，长1cm的有机玻璃棒，按六角形排列加工出36个孔径为0.5mm的孔群，如图9所示。上述预制棒加热至熔融温度时，经拉伸即可得到微结构光纤。

Claims (2)

1、一种微结构光纤预制方法，该方法以熔石英、有机玻璃、K9玻璃或各种掺杂玻璃的棒体材料，采用脉宽为150fs，重复频率为1KHz，最大单脉冲能量为1mJ的飞秒激光微加工平台制备微结构光纤预制棒，其特征在于：在棒体材料的端面，加工制造孔径为0.005～1mm的有规则排列的轴向通孔群。
2、按权利要求1所述的微结构光纤预制方法，其特征在于：有规则排列的通孔群是指所有满足微结构光纤纤芯分布要求的设计方案，即以大小孔径间隔或随机排列成同心圆，椭圆形以及正六角形图案，或纤芯孔径大于其他孔径排列图案。
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