[发明专利]一种空心内悬挂芯光纤及其制造方法

说明书

本发明提供一种空心内悬挂芯光纤及其制造方法，空心内悬挂芯光纤为内孔的孔壁上悬挂有一个或多个不同纤芯的光纤，本发明通过将目标芯棒一端弯曲成90°悬挂在管材端面槽口处并进行光纤拉丝，从而制备出稳定的空心内悬挂光纤，本发明制造的光纤其空心部分可以起到样品微测量池的功能，该光纤的纤芯利用倏逝波以及和所测环境的相互作用达到传感目的，且本发明提供的制造方法简单、实用，支持批量制造。

技术领域

本发明光纤制备领域，特别是一种空心内悬挂芯光纤及其制造方法。

背景技术

光纤，即光导纤维的简称。常用的商用光纤包括三部分：纤芯、包层和涂覆层，其中纤芯和包层一般由石英材料或聚合物材料制成，由于光纤纤芯的折射率高于包层折射率，这样光在光纤内传输时可发生全反射，从而光纤可作为传光工具，涂覆层一般为塑料材料，其对光纤起到保护作用。光纤具有质量小、重量轻、抗电磁干扰等特点，除被广泛用于光纤通信外，光纤最广泛的用途为制作成多种器件和光纤传感器。光纤的种类包括单模光纤、多模光纤、偏振保持光纤、多芯光纤、空心光纤等。

相比于传统光纤，空心光纤是一种重要的器件纤或传感光纤。空心光纤主要有三种：第一种是光子晶体光纤，光子晶体光纤(PCF)是一种新型光波导，具有与普通光纤截然不同的特性，这种新型光纤又可以分为折射率波导和带隙波导。第二种是利用光在空气与玻璃之间的全反射传播。由于光的大部分可在无损耗的空气中传播，具有一定距离的传播功能，使圆筒内面的反射率接近1，以减少反射损耗。为了提高反射率，在圆筒内设置电介质，使工作波长段损耗减少。第三种是光纤的中间部位是圆柱状空心，其内壁上存在不同的纤芯分布，当光波在纤芯内传输时，由于所测量的外界环境发生变化，例如，温度、 压力、应变、角度、位移、流量、角速度、湿度、振动、加速度、弯曲、折射率、电流等，使得在光纤内传输光波的参数发生了相应的变化(如振幅、相位、波长、偏振态等)，利用接收装置检测这些参数的变化，通过对数据的分析计算并总结实验规律，从而达到传感的目的并制作成相应的传感器件。第一种和第二种空心光纤的研究起步较早，其制备方法和工艺已经较为成熟，本发明针对的是第三种空心光纤，即空心内悬挂芯光纤。空心内悬挂芯光纤根据纤芯折射率的高低也即锗掺杂量的多少又有不同的制备方法及工艺。高折射率悬挂芯由于其折射率高，因此模场直径更小、收光能力更强，相比于常规折射率纤芯具有独特的光学特性。但是其材料锗掺浓度更高、热膨胀系数更大，而采用针对常规折射率的氢氧焰加热将它固定到纯石英表面，在其冷却后会出现应力过大悬挂芯炸裂、脱落的问题。

中国专利CN109541741A“一种空心光纤”公开了一种空心光纤包括纤芯和包层，纤芯为空气孔，纤芯与包层交界处构成一层空气孔壁，在空气孔壁的外周设置有反共振环，通过控制反共振环的厚度接近反谐振厚度，利用反谐振波导的原理，使在纤芯内传播的光波在反共振环内多次反射，消除纤芯与包层交界处的光，有效减少表面模与纤芯模的耦合，提高传输效率。但是该技术需要加入数量较多的毛细管组成阵列包层，成本较高，且需要加入反共振环，制作工艺较为繁琐。中国专利CN108181684A“一种微结构空心光纤”提供了一种微结构空心光纤,所述光纤包括第一类介质圆管、第二类介质圆管和第三类介质圆管,所述第一类介质圆管嵌套在所述第二类介质圆管内部并沿圆周线周期排列,相邻所述第一类介质圆管外壁之间的间距大于0,所述第二类介质圆管嵌套在所述第三类介质圆管内部；所述第一类介质圆管、第二类介质圆管和第三类介质圆管之间均通过相切或相交的方式连接。该技术可通过简单增加第二类介质圆管的数目来降低限制损耗，且不会再光纤横截面上引入太多的节点,但是该技术中第一类介质圆管不能稳定固设在第二类介质圆管上。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种空心内悬挂芯光纤及其制造方法，解决空心内悬挂光纤制备工艺复杂、成本较高的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种空心内悬挂芯光纤，内孔的孔壁上悬挂有一个或多个不同纤芯的光纤。

优选的方案中，光纤内孔为圆形。

优选的方案中，光纤纤芯的数量为一个或多个。