[发明专利]一种高占空比的多芯微结构成像光纤束的制备方法

权利要求书

1.一种高占空比的多芯微结构成像光纤束的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：制备四种不同尺寸的石英玻璃棍各数根；然后按以一根石英玻璃棍为中心且周围分布六根石英玻璃棍的排布方式间隔布置四种不同尺寸的石英玻璃棍，所有石英玻璃棍相互平行而不相交，位于中心的石英玻璃棍的尺寸与位于其周围的六根石英玻璃棍的尺寸不相同，且任意相邻两根石英玻璃棍的尺寸不相同，位于其周围的六根石英玻璃棍的径向截面中心点依次连线构成正六边形；

步骤2：在步骤1的基础上，根据石英玻璃棍之间的间隔大小，制备不同尺寸的毛细玻璃管；然后在石英玻璃棍之间的间隔中插入若干根毛细玻璃管，以使石英玻璃棍与毛细玻璃管之间紧贴；再在最外圈的石英玻璃棍外紧贴布置一圈毛细玻璃管，形成一个正六边形的一级堆栈结构；

步骤3：对一级堆栈结构进行拉伸，制备得到纤芯堆栈棒；

步骤4：将数根纤芯堆栈棒相互平行排列且紧贴堆栈成截面接近于圆形的二级堆栈结构；然后将二级堆栈结构插入到石英玻璃管中，形成光纤预制棒；

步骤5：对光纤预制棒进行光纤拉丝，在光纤拉丝的过程中主动精密控制光纤预制棒中的二级堆栈结构中各处的气体压力，以实现有效调制纤芯之间的间距、纤芯的尺寸、空气占空比，得到高占空比的多芯微结构成像光纤束，该多芯微结构成像光纤束包括由数根不同尺寸的石英玻璃棍经步骤3的拉伸过程和步骤5的光纤拉丝过程得到的纤芯、由所有毛细玻璃管经步骤3的拉伸过程和步骤5的光纤拉丝过程得到的空气孔、由石英玻璃管经步骤5的光纤拉丝过程熔融后形成的用于维持结构和强度的外套包层，纤芯之间及纤芯与外套包层之间均由空气孔分隔，该多芯微结构成像光纤束的截面具有高占空比。

2.根据权利要求1所述的一种高占空比的多芯微结构成像光纤束的制备方法，其特征在于所述的步骤3中，对一级堆栈结构进行拉伸，制备得到纤芯堆栈棒的具体过程为：利用金属丝对一级堆栈结构进行多点束缚，以维持一级堆栈结构的形状；然后使用火焰对一级堆栈结构的两端进行熔融，使一级堆栈结构中的石英玻璃棍与毛细玻璃管的端头紧密烧结在一起；再将一级堆栈结构置入高温石墨炉中，熔融后使用牵引器拉伸为纤芯堆栈棒，在拉伸过程中通过负压控制一级堆栈结构中的石英玻璃棍与毛细玻璃管之间的间隙。

3.根据权利要求1或2所述的一种高占空比的多芯微结构成像光纤束的制备方法，其特征在于所述的步骤5中，采用光纤拉丝塔系统对光纤预制棒进行光纤拉丝，所述的光纤拉丝塔系统由预制棒进给装置、高温炉、数量为1～5个的涂敷固化装置、光纤转向引导轮、具有能够调整拉丝速度和调节裸光纤直径的主光纤牵引轮的主牵引系统、舞蹈轮、具有收线盘的成品光纤收线装置组成，所述的预制棒进给装置提供光纤预制棒给所述的高温炉，所述的高温炉使光纤预制棒熔融成丝形成裸光纤，所述的涂敷固化装置使裸光纤的表面涂敷高分子材料并固化后形成具有涂敷层的光纤，具有涂敷层的光纤通过所述的光纤转向引导轮后进入所述的主牵引系统中，所述的主牵引系统中的主光纤牵引轮改变具有涂敷层的光纤的直径后得到高占空比的多芯微结构成像光纤束，多芯微结构成像光纤束经过所述的舞蹈轮后由所述的成品光纤收线装置中的收线盘收集。

4.根据权利要求3所述的一种高占空比的多芯微结构成像光纤束的制备方法，其特征在于所述的步骤5中，采用光纤拉丝塔系统对光纤预制棒进行光纤拉丝的过程中，增设能够在光纤拉丝的过程中主动精密控制光纤预制棒中的二级堆栈结构中各处的气体压力以实现有效调制纤芯之间的间距、纤芯的尺寸、空气占空比的多通道主动式气控单元。

5.根据权利要求4所述的一种高占空比的多芯微结构成像光纤束的制备方法，其特征在于所述的纤芯之间的间距的调制范围为2～20微米，所述的纤芯的尺寸即直径的调制范围为500纳米～10微米，所述的空气占空比的调制范围为70～99％。

6.根据权利要求3所述的一种高占空比的多芯微结构成像光纤束的制备方法，其特征在于所述的涂敷固化装置包括用于在裸光纤的表面涂敷高分子材料的涂敷器及用于对裸光纤的表面涂敷的高分子材料进行固化处理的固化炉。