[发明专利]用气压控制气孔尺寸的V型高双折射微结构光纤及其制法

说明书

一种用气压控制气孔尺寸的V型高双折射微结构光纤及其制法，属于特种光纤制备领域。采用阶梯型堆积捆绑法，将厚壁毛细管、薄壁毛细管和毛细棒，排布成六边形结构；纤芯选用毛细棒，将包层内的毛细管区域分为两个菱形区域和两个梯形区域，其中，两个梯形区域以纤芯中心镜像对称，菱形区域的毛细管为薄壁毛细管或厚壁毛细管，梯形区域的毛细管为厚壁毛细管或薄壁毛细管，菱形区域的毛细管和梯形区域的毛细管设置不同；将预制棒进行第一道拉制得到细预制棒，再进行第二道拉制，调控气压阈值，形成V型高双折射微结构光纤。该方法采用不同壁厚的毛细管排布预制棒，在气压作用下产生不同尺寸大小的气孔，使其呈现V型结构，从而具备高双折射特性。

技术领域

本发明属于特种光纤制备领域，具体涉及一种用气压控制气孔尺寸的V型高双折射微结构光纤及其制法。

背景技术

微结构光纤又称为多孔光纤或光子晶体光纤，主要由纤芯和包层构成。典型微结构光纤的背景材料是石英玻璃，其包层由周期性排列的气孔组成。从导光机理上通常将微结构光纤分为折射率引导型和光子带隙型两种。折射率引导型依赖于全内反射效应进行导光，在包层中引入气孔，使包层折射率小于纤芯折射率。虽然折射率引导型光纤与传统光纤具有相同的导光机理，但由于其具有可灵活变换内部结构的特性，所以它具有传统光纤所不具备的许多优异特性，比如说色散补偿功能或保偏性能等。光子带隙型光纤依据于光子带隙效应进行导光，包层也是由贯穿整个光纤长度周期性排列的圆柱形气孔组成，但气孔需要精确的排布，使得频率处在带隙内的入射光被限制在纤芯内部进行传光。

近几十年来，微结构光纤无论在理论上还是在实际制备上都取得了突破性进展，而且光纤制备技术已经开始从少数发达国家逐步向全世界发展。我国虽然在这个新兴领域起步比较晚，但通过专家学者的努力，无论是在微结构光纤理论上还是在制备上都取得了许多骄人成绩。2007年周桂耀等人对微结构光纤不同位置空气孔在拉丝过程中的形变量进行了分析，认为在拉制光纤过程中预制棒并非等比例缩小，空气孔的形变量随温度升高而变化加大。2009年郭铁英等人分析了在拉制光子晶体光纤预制棒毛细管过程中拉制参数对毛细管的影响，并进行了实验验证。2016年汪莹莹等人报道了一种传输衰减约为100dB/km的高性能无节点空芯反谐振光纤，通过理论和实验研究了该光纤的弯曲损耗特性。

虽然国内在特种光纤研究领域有了很大进步，但与国外一些发达国家相比还是有一些差距，许多复杂光纤结构的制备还有一些困难，比如说为了得到具有高双折射的微结构光纤，往往只能通过改变包层气孔结构来得到，而且制备出来光纤的外径尺寸和纤芯尺寸都比较大，不能满足标准光纤的要求，而能够同时改变纤芯形状和包层气孔结构并符合要求尺寸的微结构光纤寥寥无几，本发明通过深入研究微结构光纤的制备技术，提升了光纤拉丝工艺技能，公开了一种用气压控制气孔尺寸的V型高双折射微结构光纤及其制法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有制备具有特殊气孔和特殊纤芯形状微结构光纤技术的不足，提出了一种用气压控制气孔尺寸的V型高双折射微结构光纤及其制法，该用气压控制气孔尺寸的V型高双折射微结构光纤是利用气压控制产生不同尺寸气孔形成的V型高双折射微结构光纤，该光纤的制备方法采用不同壁厚的毛细管排布预制棒，在气压作用下产生不同尺寸大小的气孔，使其呈现V型结构，从而具备高双折射特性。通过该方法制备出来的微结构光纤可应用于光通信和光传感等领域中。

本发明采用的技术方案为：

一种用气压控制气孔尺寸的V型高双折射微结构光纤的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：制备预制棒

根据设置的用气压控制气孔尺寸的V型高双折射微结构光纤的结构，采用阶梯型堆积捆绑法，将厚壁毛细管、薄壁毛细管和毛细棒，排布成六边形结构；其中，纤芯选用毛细棒，将包层内的毛细管区域分为两个菱形区域和两个梯形区域，其中，两个梯形区域以纤芯中心镜像对称，菱形区域的毛细管为薄壁毛细管或厚壁毛细管，梯形区域的毛细管为厚壁毛细管或薄壁毛细管，其中，菱形区域的毛细管和梯形区域的毛细管设置不同；