[发明专利]一种空芯的复合玻璃光纤及其制备方法

摘要

本发明公开了一种空芯的复合玻璃光纤及其制备方法。该空芯的复合玻璃光纤的包层为磷酸盐玻璃，纤芯由薄的高折射率硫系半导体层和中心的空气孔组成，光纤由外层至内层依次为磷酸盐玻璃包层、硫系半导体层以及空气孔。本发明空芯的复合玻璃光纤具有高的红外透过性、大的非线性系数、大的光电导性、能产生中红外超连续光谱以及在中远红外有较低损耗等特点，且稳定支持涡旋光传输。本发明制备方法充分利用磷酸盐玻璃和硫系半导体纤芯材料的润湿性，由硫系半导体纤芯材料在高温条件下于磷酸盐玻璃内的非贯穿孔中热熔自然形成环状纤芯，再用简单的传统拉丝法，获得空芯的复合玻璃光纤。

主权项

1.一种空芯的复合玻璃光纤，其特征在于，光纤由外层至内层依次为磷酸盐玻璃包层、硫系半导体层以及空气孔；所述磷酸盐玻璃包层的折射率为n磷，所述硫系半导体层的折射率为n硫，所述空气孔的折射率为n空，折射率大小依次为n硫＞n磷＞n空；所述磷酸盐玻璃包层的组成，按质量百分比，包括：P₂O₅40‑50%，K₂O 25‑35%，AlPO₄ 10‑15%，BaO 5‑10%，磷酸盐玻璃包层的外径D1为125‑310μm；所述硫系半导体层的材料的化学式为As_1‑x‑ySe_xS_y，其中，0≤x≤1，0≤y≤1，且x+y≤1，硫系半导体层的外径D2为23~61μm，厚度为4~8.5μm；所述空气孔的直径D3为10~44μm；所述空芯的复合玻璃光纤的制备方法，包括如下步骤：（1）将磷酸盐玻璃包层的组分原料经熔融、退火后，再经机械打磨，得到圆柱形磷酸盐玻璃柱；沿圆柱形磷酸盐玻璃柱的圆柱轴线钻取设计好直径的非贯穿孔后，将圆柱形磷酸盐玻璃柱的外表面和其中非贯穿孔的内表面抛光；（2）根据硫系半导体层的材料的化学式As_1‑x‑ySe_xS_y，选取原料As₂S₃、Se和As₂Se₃中的一种以上，混合后填充到圆柱形磷酸盐玻璃柱的非贯穿孔中，并用耐火泥严格密封，形成光纤预制棒；（3）将光纤预制棒置于光纤拉丝塔的拉丝炉中进行高温拉丝，得到所述空芯的复合玻璃光纤。