[发明专利]一种基于玻璃管的多芯光纤制备方法

说明书

本发明公开了一种基于玻璃管的多芯光纤制备方法，在玻璃套管的管壁中进行打孔。同时，在玻璃套管内壁表面，可以通过火焰烧制，把多根芯棒固定在预制棒玻璃套管内壁。在光纤拉制完成后，实现一个有多个光纤纤芯，分别分布在玻璃套管的内壁和管壁中。在应用中，玻璃套管内孔可以通过气体或者液体，所以在内孔的纤芯感知气体或者液体，输出光学信息，再与外壁中的纤芯传输的信息作为比较，通过算法，可以推算出气体或者液体的温度、浓度等指标，实现光纤气体传感器功能。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，尤其涉及一种基于玻璃管的多芯光纤制备方法。

背景技术

多芯光纤用于传感已经被研究多年，国内相关研究院所已经有了非常多的研究及应用，有些成功案例也在展示其强大的潜力。哈尔滨工程大学采用双芯光纤作为应力敏感单元，构建光纤加速器传感应力模型，给出荷载条件下纤芯方程表达式，并将集成式加速计用于微振动加速测量领域；北京工业大学则采用双芯光子晶体光，基于不同的机理提出了双芯光子晶体光纤Mach-Zehnder干涉仪及模式耦合干涉仪，并研究了液体填充后的光子晶体光纤与普通光纤的熔接问题，制作了用于温度传感的液体填充高双折射光子晶体光纤Sagnac干涉仪，给出了其传感的机理，并从实验上对其传感特性进行了研究。此外还包括多芯光纤用于飞机蒙皮应力形变的检测，多芯光纤用于气体传感器等。

多芯光纤可以是实芯光纤或者微结构光纤，微结构多芯光纤的熔接较为复杂。多芯光纤主要有空间耦合和光纤熔接两种方式，但空间耦合结构会降低系统的稳定性和实用性，更为严重的是光纤的输入端面很容易被聚焦后的高能激光损伤，从而限制了输出功率的进一步提升。因此国内科研工作者提出许多改进措施，如哈工程提出了一种波导耦合技术，使光纤加热区在温度场的作用下逐渐形成双锥结构，单芯单模光纤输出的光通过光纤双锥区逐渐会聚到波导型微结构光纤高介电常数的纤芯中，当在特定拉锥长度时，耦合光功率达到最大，即熔接最佳点。如何方便有效地进行光纤熔接是目前急待解决的关键问题。另外，微结构易于产生毛细现象，封装缺陷会造成水汽进入，影响光纤的使用寿命。实芯多芯光纤有较高的可靠性，于此同时其熔接难度也较小，从应用的角度考虑，实芯多芯光纤更为广泛应用。

目前，石英玻璃钻孔的方法有四种，即研磨打孔法、电火花打孔法、超声波打孔法和激光打孔法。由于激光打孔只适用于孔径小、速度快、精度高的石英玻璃加工，电火花打孔法安全系数较低，因此多芯光纤制备时常见的光纤预制棒打孔技术有机械打孔和超声打孔两类。超声打孔的玻璃表面光洁度较好，但是打孔效率较低，设备技术较为复杂，并不利于批量化生产的企业使用。而机械加工方法尽管会在玻璃表面产生微裂纹，但是经过优化光纤制备工艺，微裂纹可以实现愈合，并不会在光纤使用过程中造成较大的影响，所以很多企业使用机械加工的办法打孔，例如熊猫型保偏光纤的纤芯两侧对称设计两个应力区，其制备工艺是采用的预制棒打孔技术，工艺成熟。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于玻璃管的多芯光纤制备方法，多芯光纤涉及到的纤芯分别设计在玻璃套管的厚壁内和玻璃套管的管壁内侧，中空结构的设计可实现流动气体、液体的通过，使得多芯光纤传输信息的过程中可以感知气体、液体的信息。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于玻璃管的多芯光纤制备方法，该方法包括以下步骤，步骤一，在预制棒的中空玻璃套管的管壁中间沿径向打若干孔；步骤二，制备芯棒，对芯棒进行打磨处理，打磨后的芯棒通过Rod-In-Tube工艺(芯棒套管工艺)插入玻璃套管管壁的孔中；步骤三，将打磨后的若干个芯棒通过烧制工艺固定在中空玻璃套管的内壁上；步骤四，在负压环境下拉丝，通过光纤拉制工艺，将组合后的预制棒在高温条件抽真空环境下拉制成多芯光纤。

按上述技术方案，所述步骤一中，中空玻璃套管的外径为50mm，内径为20mm，打孔孔径为10mm。