[实用新型]具有较高数值孔径的光纤

说明书

本实用新型提供一种具有较高数值孔径的光纤，它包括多根纤芯和多根空气毛细管，所述的多根纤芯与多根空气毛细管交错排列，以使纤芯获得较高的光学耦合性能。制备方法，包括以下步骤：将光纤预制棒和玻璃管预制棒按交错布置的阵列方式固定安装在光纤拉丝塔上，加热到1800~2000℃，拉制出5微米到35微米的阵列光纤，将阵列光纤集束后，在集束表面制备覆层。本实用新型能够提高和灵活控制数值孔径。经检测，本实用新型的光纤，数值孔径能够达到0.69。通过带状纤芯或多纤芯的结构，能够实现较大面积的照明。

技术领域

本实用新型涉及光纤照明技术领域，尤其是一种具有较高数值孔径的光纤。

背景技术

生物内窥镜广泛应用于临床医学，具有图像传感器、光学镜头、光源照明、机械装置等功能，可以进入胃内或经其他孔道进入人体内。利用内窥镜可以看到X射线不能显示的病变，因此对诊断或者治疗非常有利。例如，借助内窥镜医生可以观察胃内的溃疡或肿瘤，据此制定出最佳的治疗方案。图8a是一根典型的内窥镜的端头照片，整体长度2-3米，直径约为800微米。图8a展示出内窥镜的照明功能，图8b是内窥镜端面照片，其中照明使用的纤维无规则的围绕在光纤纤芯周边，纤维直径大约10-30微米；图8c展示出可见光光源在内窥镜另一头，形成透射时，照明光纤是明亮的。用于照明用的玻璃纤维大约接近100根，要求玻璃纤维组需不易则断，需要弯曲半径达到5mm。

生物内窥镜内照明光纤使用的光纤有几个指标要求，（1）是光学耦合性能较好，有较低衰耗，可以实现另外一头端可见光光源较好的传输。（2）易于弯曲不易折断。因为内窥镜要进入人体内，可能弯曲环境较多，所以整根内窥镜的弯曲半径不能太大，一般是5mm弯曲半径。传统的照明玻璃光纤并没有涂层材料保护，玻璃丝在一定弯曲条件下容易折断。因此现有传统照明技术的内窥镜成品率较低、使用寿命有限。（3）大数值孔径。为了保证光线较容易耦合进内窥镜的光纤，需要具有较高数值孔径（NA）光纤。数值孔径是一个无量纲的数，它表示光纤接收和传输光的能力。通常NA的数值在0.14～0.5范围之内。光纤的数值孔径NA越大，光线可以越容易地被耦合到该光纤中。光纤的数值孔径大小与纤芯折射率，及纤芯－包层相对折射率差有关。从物理上看，光纤的数值孔径表示光纤接收入射光的能力。NA越大，则光纤接收光的能力也越强。从增加进入光纤的光功率的观点来看，NA越大越好，因为光纤的数值孔径大些对于光纤的对接是有利的。

中国专利文献CN1050984A记载了一种激光照射装置，记载了多根相互平行的光纤结构。中国专利文献CN1242080A记载了一种具有多层光纤的光学耦合器。上述的结构均不能获得较高的数值孔径。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有较高数值孔径的光纤及制备方法，能够获得具有较高数值孔径的光纤，且弯曲半径达到5mm。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种具有较高数值孔径的光纤，它包括多根纤芯和多根空气毛细管，所述的多根纤芯与多根空气毛细管交错排列，以使纤芯获得较高的光学耦合性能。

优选的方案中，所述的纤芯紧密排列成带状，纤芯带状结构的两个面设有带状排列的空气毛细管。

优选的方案中，所述的纤芯紧密排列且互相联系成带状，纤芯带状结构的两个面设有带状排列的空气毛细管。

优选的方案中，所述的纤芯层数为2-9层。

优选的方案中，所述的纤芯与空气毛细管之间以根为单位随机交错排列。

优选的方案中，所述的纤芯与空气毛细管之间以根为单位交错排列，纤芯相邻为空气毛细管，空气毛细管相邻为纤芯。

优选的方案中，纤芯与空气毛细管的外接圆直径大致相同；

纤芯的外接圆直径为5微米到35微米；

纤芯与空气毛细管整体的外接圆直径≤125微米；