[发明专利]一种信能共传微结构光纤

说明书

本发明提供了一种信能共传微结构光纤，属于微结构光纤技术领域。本微结构光纤包括传能结构单元、信号传输单元和光纤支撑包层，所述信号传输单元为若干个且沿所述传能结构单元的周向分布，信号传输单元包括空芯反谐振光纤单元，所述信号传输单元和所述传能结构单元位于所述光纤支撑包层的内部。本微结构光纤可以极大降低混合结构光纤纤芯高能量的激光与外包层的嵌套式反谐振空芯光纤中信号的相互作用，从而减小信号和能量之间的相互影响，也使能量能够进行更远距离的传输。

技术领域

本发明属于微结构光纤技术领域，涉及一种信能共传微结构光纤。

背景技术

激光清洗、激光焊接和激光刻蚀等激光加工领域不仅涉及高功率激光传输，同时也涉及到激光加工环境、加工对象等多种参数的测量及反馈，如湿度、温度以及加工对象的尺度等，如何精准、快速获取加工对象及环境参数是激光加工领域急需解决的问题，而信能共传(信号和能量共同传输)光纤将是解决这些问题的关键。同时，我国幅员辽阔，海域面积大，海岛众多，海岛分散，各海岛面临着通信难及能量需求大的问题，将远距离的能量直接转化为通信所需的电能成为解决问题的关键，此外矿山、矿井的通信都面临着同样的问题，通信难，获取通信所需的能量更难。

目前信能共传光纤往往采用一纤多芯的形式，其不足之处在于，能量与信号之间存在相互影响，相互串扰的地方，给信号解码带来极大的困难，同时大功率激光的传输产生的电磁场效应也会给信号带来干扰，不利于信号传输。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述问题，提供一种信能共传微结构光纤，本发明所要解决的技术问题是：如何减小信号和能量之间的相互影响。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种信能共传微结构光纤，其特征在于，所述微结构光纤包括传能结构单元、信号传输单元和光纤支撑包层，所述信号传输单元为若干个且沿所述传能结构单元的周向分布，信号传输单元包括空芯反谐振光纤单元，所述信号传输单元和所述传能结构单元位于所述光纤支撑包层的内部。

其工作原理是：本微结构光纤的传能结构单元为纤芯部分，外包层的多个空芯反谐振光纤单元组成信号传输单元，中间纤芯部分(传能结构单元)可以进行高功率大能量的激光传输，环绕分布在纤芯部分周围的嵌套式反谐振空芯光纤可以实现多个通信信号的传输，由于嵌套式反谐振空芯光纤的导光特点，纤芯能量基本限制在传能结构单元内的空气区域，与石英玻璃制成的外层接触非常少，这样可以极大降低混合结构光纤纤芯高能量的激光与外包层的嵌套式反谐振空芯光纤中信号的相互作用，从而减小信号和能量之间的相互影响，也使能量能够进行更远距离的传输。

在上述的一种信能共传微结构光纤中，所述传能结构单元包括传能纤芯、传能第一包层和传能第二包层，所述传能第一包层位于传能第二包层内，所述传能纤芯位于传能第一包层内。

在上述的一种信能共传微结构光纤中，所述传能纤芯由纯石英材料制成，传能第一包层由掺氟石英材料制成，传能第二包层由纯石英材料制成。

传能纤芯的材料为纯石英，传能纤芯的直径在50-2000微米之间，其数值孔径为0.1-0.22之间，传能第一包层为掺氟石英层，为深掺氟区，传能第二包层为纯石英层。

在上述的一种信能共传微结构光纤中，所述空芯反谐振光纤单元包括外包层，所述外包层内具有信号传输纤芯和若干第一空心管，所述第一空心管内分别设置有第二空心管。

在上述的一种信能共传微结构光纤中，所述外包层、第一空心管和第二空心管由石英材料制成。

信号传输纤芯的区域为空气填充区，其直径在20微米-60微米之间，第一空心管内的区域和第二空心管内的区域为空气填充区，外包层、第一空心管和第二空心管为石英层，其中第一空心管和第二空心管的管壁厚度在200nm-1000nm之间。

在上述的一种信能共传微结构光纤中，所述外包层呈圆形，所述空芯反谐振光纤单元沿所述外包层的周向均匀分布。