[发明专利]一种银丝填充椭圆形芯的熊猫型微结构光纤及其制备方法

说明书

一种银丝填充椭圆形芯的熊猫型微结构光纤及其制备方法，属于特种光纤制备领域。该银丝填充椭圆形芯的熊猫型微结构光纤，采用阶梯型堆积捆绑方法排布预制棒，将银丝填充进微结构光纤内部。拉制光纤时通过气压控制有效抑制光纤内部气孔塌缩，通过外加限位玻璃外套管，并配合气压控制和二次拉制工艺参数的结合使光纤的外径尺寸、银丝尺寸和纤芯尺寸同时达到预期要求。该方法制备的银丝填充椭圆形芯的熊猫型微结构光纤可以在纤芯相邻位置上出现两个类似熊猫型的大气孔，大气孔将纤芯挤压成椭圆形，由于银丝填充椭圆形芯的熊猫型微结构光纤内部气孔有金属材料可以自发产生表面等离子共振效应，可应用于光学滤波器中。

技术领域

本发明属于特种光纤制备领域，具体涉及一种银丝填充椭圆形芯的熊猫型微结构光纤及其制备方法。

背景技术

随着制备工艺的进步，微结构光纤不断被制作成小型化和集成化的光学器件，并广泛应用于光学的各个领域，如光学通信、波分复用器、耦合器、光学滤波、超快非线性光学、光学传感、超连续光源和光学偏振分束等。

在金属填充或金属镀膜的微结构光纤中，当光波(电磁波)入射到金属和电介质界面时，金属表面出现自由电子集体振荡，产生表面等离子体激元模式。如果振荡频率和入射波频率一致，则会发生表面等离子共振。换句话说，当纤芯模式和表面等离子体激元模式满足相位匹配条件时，表面等离子体共振现象发生。科研人员在理论方面对金属填充微结构光纤的研究已经获得了许多成果，2012年Y.Du等人提出了一种带金属线的偏振滤波器，将金纳米线选择性填充进微结构光纤气孔后可以提高滤波器性能，在通信波长1290nm和1550nm处产生了表面等离子共振效应，产生的共振损耗分别为40dB/cm和60dB/cm。2014年G.An等人报道了一种带有金填充气孔微结构光纤。在通信波长1550nm处，y偏振方向上的限制损耗为407dB/cm。2015年A.M.Heikal等人报道了一种具有选择性填充金属功能的椭圆芯微结构光纤偏振滤波器。填加单金属棒后，在波长1.013μm处，x和y两种偏振方向上的损耗分别为77.04dB/mm和2.765dB/mm。2017年Shi M等人提出了一种选择性镀金薄膜的微结构光纤偏振滤波器。当金薄膜厚度为50nm时，在通信波长1.55μm处y偏振方向的共振强度为433.65dB/cm，x偏振方向的共振强度为2.64dB/cm。2019年Chang M等人提出了一种基于表面等离子体共振的高双折射镀金微结构光纤偏振滤光器。在通信波长1550nm处，y偏振方向上的限制损耗为442dB/cm，而相应x偏振方向上的损耗仅为0.0316dB/cm。

科研人员虽然投入了大量精力对微结构光纤进行研究，但相对于理论方面，制备技术仍然相对滞后，尤其是填充金属的微结构光纤，在工业中将金属材料填充进微结构光纤气孔中仍然并不容易，微结构光纤的内部气孔大小，在微米数量级，将金属的直径做到微米的数量级很困难，将这么细的金属填充进光纤内部气孔中就更困难，而且很容易将金属丝弄断。若将金属融化成液体，在通过气压将金属液体推压进光纤气孔中，可以实现填金属微结构光纤的制备，但这需要一个很精密加热加压融化金属的装置，而这种装置一般实验室是不具备的。有些科研人员采用化学方法制备填充金属的微结构光纤，先通过气压将液体填充进光纤微结构气孔中，之后通过化学反应将金属沉积在光纤内部气孔的表面，通过该方法产生的金属极其不均匀，效果不好。本发明从微结构光纤制备角度进行探索，公开了一种银丝填充椭圆形芯的熊猫型微结构光纤及其制备方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有制备填金属微结构光纤技术的不足，提出了一种银丝填充椭圆形芯的熊猫型微结构光纤的制备方法。该方法制作简单，在排布预制棒时将银丝填充进微结构光纤内部。拉制光纤时通过气压控制有效抑制光纤内部气孔塌缩，通过外加限位玻璃外套管，并配合气压控制和二次拉制工艺参数的结合使光纤的外径尺寸、银丝尺寸和纤芯尺寸同时达到预期要求。该方法制备的银丝填充椭圆形芯的熊猫型微结构光纤可以在纤芯相邻位置上出现两个类似熊猫型的大气孔，大气孔将纤芯挤压成椭圆形，由于银丝填充椭圆形芯的熊猫型微结构光纤内部气孔有金属材料可以自发产生表面等离子共振效应，可应用于光学滤波器中。

本发明采用的技术方案为：