[发明专利]一种温控开关效应的联结型液芯反谐振光纤及其应用

说明书

一种温控开关效应的联结型液芯反谐振光纤及其应用，属于光学与激光技术领域。该温控开关效应的联结型液芯反谐振光纤，为双层联结型反谐振结构，其在外包层内侧周向均布的6对‑10对的中心对称联结孔，不包括7对；外层反谐振孔半径内层反谐振孔半径；在联结管内管形成的内层反谐振孔中，选择3个孔以上填充易产生SPR效应的物质；液芯受温度影响的折射率变化范围包含光纤材质的折射率。该温控开关效应的联结型液芯反谐振光纤相比于传统的光开关，其结构更为简单，体积更小，且可以根据不同材质来设计开关温度，能够实现在设计中的设定温度产生开关效应，对于光学元件开发具有非常重要的意义。

技术领域

本发明涉及光学与激光技术领域，具体涉及空芯微结构光纤和控制技术领域，特别涉及一种温控开关效应的联结型液芯反谐振光纤及其应用。

背景技术

随着技术发展，反谐振光纤已经成为了微结构光纤研究的前沿领域。反谐振光纤技术主要应用于激光传输、传感，相对于传统光纤技术，在传输方面具有传输损耗低、质量高、传输范围广，可以突破材质传输范围限制等特点，在传感方面，由于其大空芯结构在气体和液体检测方面也有广阔的应用前景。

反谐振光纤根据反谐振孔排布分为单层反谐振光纤和双层反谐振光纤，根据芯部填充物分为空心和液芯，现有的反谐振光纤有单层光纤，双层空心光纤，这些光纤的应用为高质量光通信、激光器气室、气体和液体成分检测领域。

随着智能技术的开发，光开关应用领域越来越广，现阶段光开关多利用MZI(Mach-Zehnder Interferometer)或者多层玻璃与有机物的复合物结构，该结构复杂、体积大、部分该类产品需要供电。反谐振光纤方面，现有公开的文献是利用空气液化和气化过程实现开关效应，但是由于实现需要使用液氮和加热设备，所以实用性非常低。

其中，反谐振光纤主要是由平面波导的反谐振效应来导光，一般反谐振光纤应用都是利用反谐振效应形成的低损耗区域进行高质量信息传输、中红外激光传输和气体检测，而本发明是利用反谐振区域间的过度过程，实现光开关效应。该技术对反谐振光纤应用的开发具有非常重要意义。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种温控开关效应的联结型液芯反谐振光纤及其应用，该温控开关效应的联结型液芯反谐振光纤相比于传统的光开关，其结构更为简单，体积更小，且可以根据不同材质来设计开关温度，能够实现在设计中的设定温度产生开关效应，对于光学元件开发具有非常重要的意义。

本发明利用液芯材料折射率随温度变化的特性和反谐振光纤导光原理，对传统反谐振光纤进行设计改进。从而使得该光纤工作光谱宽，理论温度控制精度高，可以应用于复杂和危险环境中。

本发明的一种温控开关效应的联结型液芯反谐振光纤，为双层联结型反谐振结构，具体包括外包层、以及设置在外包层内的沿外包层内侧周向均布的6对-10对的中心对称联结孔，不包括7对；

所述的联结孔为联结管外管和联结管内管形成反谐振孔的联结结构，联结管外管的外壁和外包层的内壁相切，联结管外管的外壁和联结管内管的外壁相切；联结管内管的中心位于联结管外管中心和温控开关效应的联结型液芯反谐振光纤中心的连线上；联结管外管形成外层反谐振孔，联结管内管形成内层反谐振孔，外层反谐振孔半径内层反谐振孔半径；

在联结管内管形成的内层反谐振孔中，选择3个孔以上填充易产生SPR效应的物质，填充易产生SPR效应的物质的孔的连线形成正多边形，并且每个填充易产生SPR效应的物质的孔等距间隔设置，所述的易产生SPR效应的物质，优选为金、银、石墨烯中的一种；

在外包层、联结管外管和联结管内管围绕形成的不规则区域填充液体作为液芯，根据温控开关效应的联结型液芯反谐振光纤使用温度，选择在该温度下折射率等于光纤材质折射率、或等于光纤材质折射率+0.01的液体作为液芯，并且，液芯受温度影响的折射率变化范围包含光纤材质的折射率，如光纤材质的折射率为1.45，则液芯受温度影响的折射率变化范围为1.43-1.47。