[发明专利]一种微结构包层单晶光纤及制备方法

权利要求书

1.一种微结构包层单晶光纤，其特征在于，它由纤芯(1)和微结构包层组成，微结构包层围绕在纤芯(1)周围；

微结构包层由低折射率背景材料(2)和高折射率柱(3)构成，或者由高折射率背景材料(4)和低折射率柱(5)构成；其中高折射率柱(3)按网点周期性分布，并且与纤芯(1)的轴线平行，低折射率背景材料(2)包围着高折射率柱(3)和纤芯(1)；低折射率柱(5)按网点周期性分布，并且与纤芯(1)的轴线平行，高折射率背景材料(4)包围着低折射率柱(5)和纤芯(1)。

2.根据权利要求1所述的一种微结构包层单晶光纤，其特征在于，所述纤芯(1)为铌酸锂单晶、卤化物单晶或蓝宝石单晶，纤芯(1)的直径为10～300um。

3.根据权利要求1所述的一种微结构包层单晶光纤，其特征在于，所述高折射率背景材料(4)是纯石英材料或掺锗石英材料，低折射率背景材料(2)是纯石英材料或掺氟石英材料；

所述高折射率柱(3)为掺锗石英材料柱，或者纯石英材料柱；低折射率柱(5)为纯石英材料柱、掺氟石英材料柱或者空气柱。

4.根据权利要求1所述的一种微结构包层单晶光纤，其特征在于，所述低折射率柱(5)和高折射率柱(3)的形状为圆柱、椭圆柱或长方体；低折射率柱(5)和高折射率柱(3)的尺寸均为亚微米量级。

5.根据权利要求1所述的一种微结构包层单晶光纤，其特征在于，所述网点周期性分布是正三角形点阵分布、正六边形点阵分布或正方形点阵分布。

6.一种微结构包层单晶光纤的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)利用晶体生长法制作纤芯(1)，纤芯(1)为单晶，其长度为100～150mm；

2)选取长度相同的毛细管和毛细棒，采用管束堆积法将毛细管和毛细棒堆积起来形成堆积束，将位于堆积束的中心的毛细管或毛细棒替换为一根薄壁毛细管(6)，然后将堆积束装入一段比毛细管短50mm的玻璃管中，堆积束和玻璃管构成了微结构单晶光纤包层预制件；

3)在微结构单晶光纤包层预制件的一端安装抽气装置和充气装置，对毛细管、毛细棒和外层玻璃管之间的空隙进行抽气，使上述空隙维持在负气压-1500～-2000pa；对毛细管内部进行充气，使毛细管内部维持在正气压1500～2000pa；使用光纤拉丝塔拉制微结构单晶光纤包层预制件，使薄壁毛细管(6)内径拉细至100～500um，毛细管、毛细棒和玻璃管构成了包层套；

4)截取一段长于纤芯(1)30mm的包层套，将纤芯(1)插入薄壁毛细管中，使纤芯(1)的一端和包层套的一端对齐，并烧结在一起，包层套的另一端与抽气装置和充气装置连接，对薄壁毛细管(6)与纤芯(1)之间的空隙进行抽气，使上述空隙维持为负气压-2000～-3000pa，当薄壁毛细管(6)被纯石英毛细管(9)包围时，对纯石英毛细管(9)内部进行充气，使纯石英毛细管(9)内部维持正气压1500～2000pa；

5)采用加热装置从烧结的一端开始加热，并拉伸包层套，在拉伸和负气压的作用下，包层套逐渐裹住纤芯(1)，向另一端缓慢移动加热装置，直至纤芯(1)全部被包层套紧紧裹住，冷却后便制成了微结构包层单晶光纤；

6)用涂覆机对拉制好的微结构包层单晶光纤进行涂覆，增加微结构包层单晶光纤的强度。

7.根据权利要求6所述的微结构包层单晶光纤制备方法，其特征在于：所述毛细管为薄壁毛细管(6)或纯石英毛细管(9)，毛细棒为纯石英毛细棒(7)、掺锗石英毛细棒(8)或掺氟石英毛细棒(10)。

8.根据权利要求6所述的微结构包层单晶光纤制备方法，其特征在于：所述加热装置是氢氧焰喷灯或石墨炉。