[发明专利]具有微纳芯径的悬挂芯型在线光纤微单元及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光纤技术领域，具体涉及一种微纳芯径的具有微纳芯径的悬挂芯型在线光纤微单元及其制备方法。 

背景技术

现有各种微结构光纤(Micro-structured Optical Fiber)的出现和发展扩展了光纤的特性，进一步增大了光纤的应用范围。其中，悬挂芯光纤(Suspended core fiber)作为微结构光纤的一类，其纤芯通过极薄的膜结构，支撑于光纤内部的空气区域。相比于其他光纤，悬挂芯光纤的特点主要有：具有大尺度、多单元的光-物质交叠区域，强的模场束缚能力，密封且一体的外层保护，已在光纤传感，光纤器件等方面已获得越来越多应用。 

在实际应用中，悬挂芯光纤与已广泛使用的普通单模光纤的连接不可避免，但由于悬挂芯光纤和单模光纤的导模模场在尺度和形态上的差异，两者的直接连接通常会带入很大的插入损耗，通常需要通过采用额外的光学、光纤器件来减小两者间的导模模场的差别，实现较低插入损耗的连接。同时，悬挂芯光纤的细小纤芯和极薄的支撑结构在熔接时很容易产生熔球和塌陷现象，降低熔接温度可以缓和这个问题，但是会影响到焊点的强度，这些问题限制了悬挂芯光纤的应用。 

另外，目前悬挂芯光纤主要是通过光纤拉丝塔对特定形状的预制棒在高温下进行拉制而成。虽然一次可以制作的光纤长度很长，但工艺流程较复杂，且对设备投入要求较高。而且通常对于光纤在非传输方面的应用，所需要的光纤长度较短，而对光纤结构的灵活性有较大需求，这些问题使得悬挂芯光纤在实际的使用中受到比较大的限制。 

发明内容

本发明实施例的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种具有较大消逝场、结构稳定、且能够低损、缓变地与单模光纤系统接入的具有微纳芯径的悬挂芯型在线光纤微单元。 

为了实现上述发明目的，本发明实施例的技术方案如下： 

一种具有微纳芯径的悬挂芯型在线光纤微单元，包括光纤包层和纤芯，所述光纤包层与纤芯之间具有空气腔，所述空气腔包括主腔段、以及沿光纤轴向方向分别位于主腔段两侧的过渡段；其中， 

所述过渡段的光纤径向宽度由主腔段两端沿光纤轴向外延伸方向逐渐减小； 

所述光纤包层位于过渡段的部分包括外表层和位于外表层内的光子晶体层，且该光子晶体层的厚度沿靠近主腔段的光纤轴向方向逐渐减小； 

所述纤芯位于过渡段部分的直径沿光纤轴向并靠近主腔段的方向逐渐减小，所述纤芯位于位于主腔段部分的直径为亚微米级别； 

所述空气腔内设有连接光纤包层内壁与纤芯的支撑膜 

本发明的上述具有微纳芯径的悬挂芯型在线光纤微单元的过渡段结构特点，使光纤具有缓变的形态，可以完全适应在较大的波长范围内支持单模传播，而且由于上述结构，在光纤内可以形成较大的消逝场；并且支撑膜结构，使光纤内结构整体稳定性高，耐用性相比现有的悬挂芯光纤大大提升，从而低损、缓变地接入单模光纤系统。 

本发明针对现有悬挂芯光纤的缺陷，提出一种制备上述的具有微纳芯径的悬挂芯型在线光纤微单元的方法，包括如下步骤： 

在光子晶体光纤上套设石英套管； 

将光子晶体光纤其中一端面上的气孔进行全部封闭、另一端面上的气孔进行部分封闭； 

通过光子晶体光纤端面未封闭的气孔向光子晶体光纤内施加0.3-2MPa的气压； 

将光子晶体光纤套设石英套管的部位进行第一次加热处理至光子晶体光纤软化并与石英套管熔合，并在第一次加热的过程中将光子晶体光纤进行第一次拉伸； 

将光子晶体光纤内施加的气压降低至0.11-0.5MPa，对光子晶体光纤套设石英套管的部位进行第二次加热处理，并在第二次加热的过程中进行第二次拉伸至形成具有微纳芯径的悬挂芯型在线光纤微单元。