[发明专利]液芯光纤的制备方法及其专用装置

说明书

技术领域

本发明涉及液芯光纤的制备方法及其专用装置。

背景技术

自从E.Elppen，1970年，首次研制成功了液芯光纤以来，液芯光纤引起人们的广泛关注。通常，液芯光纤是由折射率大的透明液体填充到折射率小的包层中，再由透明的硬质材料光窗将两端堵住，光线在光纤内发生全内反射而向前传输。液芯光纤是一种新型的光纤，它不同于石英光纤、玻璃光纤和聚合物光纤，有其独特性能。纤芯内部是由流动的液体填充的，因此，当液体光纤弯曲时，液体所受到的应力会很快向周围液体释放，它的弯曲半径很大，因此不会像上述光纤弯曲造成的较大的弯曲损耗。液芯光纤的芯截面完全由同一种材料构成，可以避免玻璃或石英光纤传光束中因单丝集束时的空隙率引起的耦合损耗；并且液体光纤散热性能优异，能够传输数百瓦的光辐射而不被损坏；由于液芯光纤具有不同于传统光纤的特殊结构，使其具有许多独有的特性：大芯径、大数值孔径、光谱传输范围宽、光谱传输效率高和使用寿命长等。

研究液芯光纤的最初目的是用于光通信，但直到今天还未找到适合光通信波段的纤芯材料，随着研究的不断深入，它仍然作为一种潜在的通信媒介受到众多研究人员的关注。在非通信领域，随着其种类的不断增多，液芯光纤的应用已越来越广泛。早期的液芯光纤芯材大都采用盐类水，后来又逐渐采用一些醇类、氯苯等化合物溶液，其研究也较简单，后来液芯范围逐渐扩大，应用层次也进一步提高。液芯光纤的光谱传输波长可从紫外区的200nm到近红外区的3000nm，因此在很多领域得到了广泛应用。现在实用的液芯光纤有五大类：250系列、300系列、380系列、700系列、2000系列。利用功能性液体灌空芯光纤，制作功能性液芯光纤有望得到广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单且密封性好的液芯光纤灌芯装置。

本发明提供的液芯光纤灌芯装置包括加样装置、加压装置以及连接所述加样装置和所述加压装置的接头；所述加样装置为一空心圆筒，所述空心圆筒的底部开有一形状大小与待灌芯的空心光纤相应的小孔；所述接头的一端连接在所述空心圆筒内部的顶端，所述接头的另一端与所述加压装置相连通；所述加压装置的远离接头的一端设置有通气管道；所述通气管道、所述加压装置、所述接头和所述空心圆筒均连通。

上述接头与所述空心圆筒可通过螺纹连接或通过环氧树脂粘接。

上述加压装置与所述接头可通过螺纹连接。

本发明的另一目的在于提供一种制备液芯光纤的方法。

本发明提供的制备液芯光纤的方法是利用上述的液芯光纤灌芯装置，对待灌芯的空心光纤进行灌芯，得到灌芯后的液芯光纤。

上述灌芯包括如下步骤：

1)将待灌芯的空心光纤从所述空心圆筒底部的小孔插入至所述空心圆筒内部，再用环氧树脂封闭所述待灌芯的空心光纤与所述小孔之间的间隙；

2)在步骤1)的基础上，将所述空心圆筒和所述接头连接好，然后将液芯溶液从所述接头注入到所述空心圆筒中，所述液芯溶液在所述空心圆筒中的液面高于所述空心圆筒中空心光纤的端口；

3)在步骤2)的基础上，将所述加压装置与所述接头连接，再将所述通气管道与气罐相连，打开气罐进行灌芯。

步骤1)中，所述空心光纤的长度为6-34cm，优选是8cm；所述空心光纤的内径为5-10um，优选是10um；所述空心光纤的外径为125-225um，优选是125um；

步骤3)中，所述灌芯时的压强是0.2MPa-0.4MPa，优选是0.2MPa，灌芯的时间是5-30分钟，优选是10分钟。

步骤2)中，所述液芯溶液为稀土配合物的二甲基亚砜溶液或偶氮化合物的二甲基亚砜溶液溶液；所述所述液芯溶液优选为质量百分数为2％的稀土配合物的二甲基亚砜溶液或质量百分数为0.4％的偶氮化合物的二甲基亚砜溶液溶液；所述稀土配合物是Eu(TTA)3Phen。

进一步，上述制备液芯光纤的方法还可包括所述灌芯步骤后的接跳线步骤。

任一上述的方法制备得到的液芯光纤均在本发明的保护范围之内。

上述的液芯光纤在制备液芯光纤激光器、液芯光纤放大器或液芯光线调控器中的应用也在本发明的保护范围之内。

本发明提供的制备方法易于操作，通过改变液芯材料的种类，可得到各种功能性液芯光纤，并且性能易于控制。本发明提供的装置结构简单并且气密性可得到很好的控制。

特别地，本发明中的稀土离子液芯光纤是首次提出的，并且接上跳线接头，这与光谱仪接口相匹配，便于今后测试和应用，且整个制作易于控制。