一种高双折射光纤及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高双折射光纤及其制备方法，包括光纤主体，所述光纤主体中心处设置有纤芯，所述光纤主体设置有平面部，所述光纤主体位于平面部一侧开设有开放式通风孔，所述光纤主体上开设有空气孔。本发明专利技术，开放式通风孔不仅可以加快流体的填充速率和响应时间，同时可以避免在光栅写制过程中的高能量散射，由于去除了部分外部包层，这种开放性结构对入射激光有聚焦的作用，因此避免了更多的散射，使纤芯聚集更多光束的能量，提高了光栅的写入效率，在这种开放性光子晶体光纤结构中，流体可以通过侧面快速的进入，基于这种结构可以形成实时的分布式传感。

A high birefringence fiber and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种高双折射光纤及其制备方法
本专利技术涉及光纤
，具体是一种高双折射光纤及其制备方法。
技术介绍
过去对光子晶体流体传感的研究主要是致力于优化光纤的结构和解调技术来提高灵敏度。然而，在实际的应用中，由于空气孔非常小，光纤长度又很长，即使在真空/压力的作用和流体扩散的条件下，流体填充包层中的空气孔也要花很长时间。例如，用异丙醇（液体）填充半米光子晶体光纤要大于4个小时，用乙炔（气体）填充一米光子晶体光纤大约要200分钟。因此传统的光子晶体光纤结构不能实现实时的传感，如图6为传统封闭式光子晶体光栅激光写入过程光束的散射示意图。同时，在对光子晶体光栅的紫外激光写入制作过程中，光纤包层中的气孔会抑制光栅的写入效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高双折射光纤及其制备方法，以解决现有技术中的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高双折射光纤，包括光纤主体，所述光纤主体中心处设置有纤芯，所述光纤主体设置有平面部，所述光纤主体位于平面部一侧开设有开放式通风孔，所述光纤主体上开设有空气孔。优选的，所述纤芯采用的是锗掺杂的纤芯。优选的，所述开放式通风孔设置为半椭圆形结构。优选的，所述开放式通风孔沿着y轴和x轴的直径分别为24um和20um。优选的，所述光纤主体的直径设置为123um，纤芯直径设置为8um，空气孔的直径设置为5.2um。一种高双折射光纤的制备方法，包括以下步骤：S1：光纤主体的制备；S2：在光纤主体上开设开放式通风孔；S3：写入锗掺杂的纤芯。优选的，步骤S1中所述制备的光纤主体上开设有多个空气孔。优选的，步骤S2中所述开放式通风孔的制作是通过表面抛光技术在光纤主体上开设的。优选的，步骤S3中所述纤芯的写入是通过紫外激光光束写入锗掺杂的纤芯。优选的，步骤S2中还包括用折射率匹配液通过部分开放的包层结构快速填充开放式光子晶体光纤，从而聚焦紫外激光光束。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：开放式通风孔不仅可以加快流体的填充速率和响应时间，同时可以避免在光栅写制过程中的高能量散射，由于去除了部分外部包层，这种开放性结构对入射激光有聚焦的作用，因此避免了更多的散射，使纤芯聚集更多光束的能量，提高了光栅的写入效率，在这种开放性光子晶体光纤结构中，流体可以通过侧面快速的进入，基于这种结构可以形成实时的分布式传感。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术不同时间光纤包层气孔中流体的浓度分布示意图。图3为本专利技术折射率精度示意图。图4为本专利技术光子晶体光栅激光写入的散射示意图。图5为本专利技术光子晶体光栅激光写制示意图。图6为传统封闭式光子晶体光栅激光写入过程光束的散射示意图。图中：1、光纤主体；2、空气孔；3、纤芯；4、平面部；5、开放式通风孔。具体实施方式为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1-5，本专利技术实施例中，一种高双折射光纤，包括光纤主体，包括光纤主体1，所述光纤主体1中心处设置有纤芯3，所述光纤主体1设置有平面部4，所述光纤主体1位于平面部4一侧开设有开放式通风孔5，所述光纤主体1上开设有空气孔2。优选的，所述纤芯3采用的是锗掺杂的纤芯。优选的，所述开放式通风孔5设置为半椭圆形结构。优选的，所述开放式通风孔5沿着y轴和x轴的直径分别为24um和20um。优选的，所述光纤主体1的直径设置为123um，纤芯3的直径设置为8um，空气孔2的直径设置为5.2um。一种高双折射光纤的制备方法，包括以下步骤：S1：光纤主体1的制备；S2：在光纤主体1上开设开放式通风孔5；S3：写入锗掺杂的纤芯。优选的，步骤S1中所述制备的光纤主体1上开设有多个空气孔2。优选的，步骤S2中所述开放式通风孔5的制作是通过表面抛光技术在光纤主体1上开设的。优选的，步骤S3中所述纤芯3的写入是通过紫外激光光束写入锗掺杂的纤芯。优选的，步骤S2中还包括用折射率匹配液通过部分开放的包层结构快速填充开放式光子晶体光纤，从而聚焦紫外激光光束。开放式通风孔5不仅可以加快流体的填充速率/响应时间，同时可以避免在光栅写制过程中的高能量散射；理论和仿真结果表明，在保证灵敏度的前提下，这种开放式通风孔5的响应时间比原来的封闭性结构要短很多，大约为5秒；由于去除了部分外部包层，这种开放式通风孔5对光有聚焦的作用，因此避免了更多的散射；而且，在这种开放式通风孔5中，流体通过侧面进入，基于这种结构可以形成分布式传感；流体流动的速度和浓度扩散的速率是影响流体折射率计响应时间的两个关键因素；在这种表面开放的PCF结构中，由于开放的椭圆气孔能和外部的流体直接接触，流体能快速的进入到包层中的气孔内；因此，和流体的填充速率相比，相对较慢的浓度扩散速度是决定响应时间的关键；图2显示，当外界流体的浓度和空气孔2中液体的浓度分别是1mol/L和0mol/L时，随着时间的推移，空气孔2中流体浓度分布的变化；图中表明，3s和5s以后，紧邻锗掺杂纤芯的开放空气孔2中的最低浓度分别升到了0.916mol/L和0.997mol/L，相当于分子百分比分别为91.6%和99.7%；这些结果表明，该结构的响应时间要小于5秒，因此这种纤芯开放结构相比于传统的TFBG在响应时间上有更大的优势；而且，这种开放式通风孔5的灵敏度也可以和传统封闭结构的灵明度相比拟；在此种结构中存在一种纤芯模式和两种高阶包层模式，如图3所示是在每种模式相对应的布拉格谐振波长处，折射率精度随着流体折射率变化相应的值；当流体折射率接近基模的有效折射率时，可以达到最高的折射率精度值1.32×10-5r.i.u；由于本专利技术中光纤的外包层部分去除，因此在光栅的制作过程中，紫外激光光束到达锗掺杂的纤芯的过程，光束的散射会减小；同时，当空气孔2中填充了匹配液时，由于液体的透镜聚焦作用，光束传播过程中的散射会进一步减小；这种结构的开放性光纤流体填充速度很快，因此用折射率匹配液填充光纤中的气孔后，使光栅的制作更加切实可行；图6和图4所示的是传统的封闭式光子晶体光栅和本专利技术中开放式光子晶体光栅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高双折射光纤，包括光纤主体(1)，其特征在于：所述光纤主体(1)中心处设置有纤芯(3)，所述光纤主体(1)设置有平面部(4)，所述光纤主体(1)位于平面部(4)一侧开设有开放式通风孔(5)，所述光纤主体(1)上开设有空气孔(2)。/n

【技术特征摘要】
1.一种高双折射光纤，包括光纤主体(1)，其特征在于：所述光纤主体(1)中心处设置有纤芯(3)，所述光纤主体(1)设置有平面部(4)，所述光纤主体(1)位于平面部(4)一侧开设有开放式通风孔(5)，所述光纤主体(1)上开设有空气孔(2)。


2.根据权利要求1所述的一种高双折射光纤，其特征在于：所述纤芯(3)采用的是锗掺杂的纤芯。


3.根据权利要求1所述的一种高双折射光纤，其特征在于：所述开放式通风孔(5)设置为半椭圆形结构。


4.根据权利要求2所述的一种高双折射光纤，其特征在于：所述开放式通风孔(5)沿着y轴和x轴的直径分别为24um和20um。


5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种高双折射光纤，其特征在于：所述光纤主体(1)的直径设置为123um，纤芯(3)的直径设置为8um，空气孔(2)的直径设置为5.2um。


6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋学芹，
申请(专利权)人：苏州博研德信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32