[发明专利]一种具有布拉格结构包层单晶光纤及制备方法

权利要求书

1.一种具有布拉格结构包层单晶光纤，其特征在于：

该单晶光纤包括单晶纤芯(1)和围绕在单晶纤芯周围的，两种不同折射率的材料层沿径向交替分布构成的布拉格结构包层，两种材料层各10～20层。

2.根据权利要求1所述的一种具有布拉格结构包层单晶光纤，其特征在于：

所述的布拉格结构包层的每层的截面为圆环形，或者为椭圆环形；每层的厚度均为d，与单晶光纤的工作波长λ满足如下关系：

λ＝4·d·n_eff

其中，n_eff为单晶光纤工作波长λ对应的有效折射率。

3.根据权利要求1所述的一种具有布拉格结构包层单晶光纤，其特征在于：

所述的单晶纤芯(1)是铌酸锂晶体纤芯，或者是卤化物晶体纤芯，或者是蓝宝石晶体纤芯，单晶纤芯(1)的直径为10～300μm。

4.根据权利要求1所述的一种具有布拉格结构包层单晶光纤，其特征在于：

所述的折射率不同的两种材料层分高折射率材料层(3)和低折射率材料层(2)，高折射率材料层的材料是掺锗石英，或者是聚乙烯，低折射率材料层的材料是掺氟石英，或者是纯石英材料，或者是聚四氟乙烯。

5.一种具有布拉格结构包层单晶光纤的制备方法，其特征在于：

制作过程包括以下步骤：

步骤一制作单晶纤芯(1)，其芯径为10～300μm；

步骤二选取一石英基管，使用MCVD法，分层交替沉积折射率不同的两种材料，每个沉积层厚度相等，各沉积10～20层，制成具有布拉格结构的包层预制件；

步骤三用加热装置加热步骤二制作的具有布拉格结构的包层预制件，并将其中心孔径拉至为100～500μm；

步骤四截取一段长于单晶纤芯(1)的具有布拉格结构的包层预制件，将步骤一制作的单晶纤芯(1)插入步骤三制作的包层的中心孔中，使单晶纤芯(1)的一端和包层的一端对齐，并烧结在一起，包层的另一端与抽气装置连接，抽气真空度为-2000～-3000pa；

步骤五维持内部真空度-2000～-3000pa条件下，使用加热装置从烧结的一端开始加热，并拉伸包层，在拉伸和负气压的作用下，包层紧紧裹住纤芯(1)，向另一端缓慢移动加热装置，直至全部单晶纤芯(1)被包层紧紧裹住，冷却后便制成了布拉格结构包层单晶光纤；

步骤六用涂覆机对步骤五制成的光纤进行涂覆，增强光纤的韧性。

6.根据权利要求5所述的一种具有布拉格结构包层单晶光纤的制备方法，

其特征在于：所述的步骤二中MCVD法的沉积层的厚度根据单晶光纤工作波长λ和选取的石英基管的内径计算得出，包层预制件经过两次加热拉伸形成布拉格结构包层后，使用MCVD法沉积的沉积层随着加热拉伸等比缩小成为不同折射率材料层，每层材料层的厚度d满足：

λ＝4·d·n_eff

其中，n_eff为单晶光纤工作波长对应的有效折射率。

7.一种具有布拉格结构包层单晶光纤的制备方法，其特征在于：制作过程包括以下步骤：

步骤一制作单晶纤芯(1)，其芯径为10～300μm；

步骤二选取壁厚相同、直径不同的聚四氟乙烯和聚乙烯套管；聚四氟乙烯和聚乙烯套管交替套接，层数为20～40层，即制成具有布拉格结构的包层预制件；

步骤三截取一段长于单晶纤芯(1)具有布拉格结构的包层预制件，装入单晶纤芯(1)，将二者在一端对齐，烧结密封，在另一端安装抽气装置，对单晶纤芯与套管之间、套管与套管之间的间隙进行抽气，并维持真空度为-1000～-1500pa，从烧结端开始加热，并拉伸包层预制件，使每个套管结合在一起，并紧紧裹住单晶纤芯(1)，即制成了具有布拉格结构包层单晶光纤；

步骤四用涂覆机对步骤三制作好的具有布拉格结构包层单晶光纤进行涂覆，增强光纤的韧性。