一种一体式空芯光纤预制棒、光纤及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种一体式空芯光纤预制棒、光纤及其制备方法，采用钻孔法得到初始预制棒，再通过在拉丝过程中往孔内通入气体进行增压控制的方法来制备反谐振环结构的光纤，此方法通过机械钻孔，来实现对反谐振单元方位角的精确定位，且保证了轴向的均匀性，拉丝过程中避免了方位角偏移，同时没有引入其他材料对反谐振单元进行定位，从而减少杂质的污染，提高光纤的衰减和强度性能，而且在拉丝过程中通过气压控制使得反谐振单元膨胀，从而进一步降低了反谐振单元的壁厚，降低了空芯光纤的衰减。降低了空芯光纤的衰减。降低了空芯光纤的衰减。

【技术实现步骤摘要】
一种一体式空芯光纤预制棒、光纤及其制备方法


[0001]本专利技术属于光纤通信
，更具体地，涉及一种一体式空芯光纤预制棒及光纤的制备方法，可以用于制备空芯微结构光纤。

技术介绍

[0002]空芯微结构光纤具有结构简单、空芯单模导光、传输谱宽的特点，在光与填充物质相互作用、非线性光学、气体检测、气体激光产生、光流体技术等领域都具有重要的应用；大空气孔纤芯导光具有超低的瑞利散射、低非线性系数、色散可调特性，可以提供更高的激光损伤阈值，使其在高功率激光传输、紫外/中红外光传输、脉冲压缩和光孤子传输等方面有潜在的应用；空气芯的超低损耗、低色散、低非线性、接近光速的传播速度，可实现空芯光纤通信传输及通信器件的开发，为下一代超大容量、低延迟、高速光通信系统的建设发展奠定基础。
[0003]即使空芯光纤在设计和应用方面有很大优势，然而其传输损耗一直高于传统的石英光纤，近年发现基于反谐振原理的空芯光纤在合理的结构设计之下，能有效减小传输损耗，具有作为超长距离通信光纤的潜力。进一步降低衰减，是空芯微结构光纤制造领域的一个重要课题。
[0004]虽然已知的反谐振空芯光纤，特别是具有嵌套结构元件的光纤，能够显著降低光纤的衰减，但是由于其内部几何形状较为复杂，且几何上的微小偏差都可能导致反谐振条件发生变化，使得精确且可重复地生产它们变得困难。同时，更薄壁厚的反谐振层有助于实现更低的损耗以及更宽的带宽，因此制备更薄壁厚的反谐振层也是急需解决的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种空芯微结构光纤预制棒、光纤及其制备方法，其目的在于提供一种更高精度定位的制造反谐振空芯光纤的方法，该方法避免了传统制造方法的局限性。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用技术方案如下：
[0007]一种一体式空芯光纤预制棒，包括套管，所述套管的管壁内开设有若干周向分布的轴向孔，轴向孔内壁与套管的内壁之间最小距离t1位于靠套管中心一侧，且t1与轴向孔直径的比值≤0.35。
[0008]进一步地，所述轴向孔沿同一环线均匀分布，其数量≥4。
[0009]进一步地，所述套管的内径与外径之比为0.2～0.8。
[0010]进一步地，所述轴向孔内插入毛细管，形成嵌套结构的光纤预制棒。
[0011]进一步地，所述轴向孔内插入石英片，形成连接片结构的光纤预制棒，石英片与套管的径向线垂直设置。
[0012]一种空芯微结构光纤的制备方法，包括以下步骤：
[0013]步骤1、选择一根套管，从套管端部开始钻孔，制备上述一体式空芯光纤预制棒；
[0014]步骤2、将步骤1得到的一体式空芯光纤预制棒高温拉丝，拉丝过程中，在所述轴向孔内通入气体，使得轴向孔气压高于套管中心孔内的气压，由于轴向孔和套管中心孔压差以及表面张力的作用，拉丝后轴向孔向套管中心孔方向凸出，形成负曲率的反谐振环，所有反谐振环一起构成环形的反谐振层，反谐振层围成的区域构成空心的纤芯，从而形成具有负曲率反谐振环的空芯微结构光纤。
[0015]进一步地，步骤1中，钻孔后通入酸液腐蚀轴向孔，使得轴向孔内壁与套管的内壁之间最小距离t1与轴向孔直径的比值≤0.1。
[0016]优选的，所述酸液为氢氟酸。
[0017]进一步地，步骤1中，当轴向孔内嵌有毛细管时，毛细管内也通入气体，并控制毛细管内、轴向孔和套管中心孔气压依次梯度降低。
[0018]进一步地，步骤1中，通入所述轴向孔或者毛细管内的气体为压缩空气、氮气、氦气、氩气中的任意一种或几种。
[0019]进一步地，步骤2中，所述反谐振层和拉丝后套管构成包层，所述包层的外径100～300um，所述纤芯的直径为10～50um。
[0020]进一步地，步骤2中，反谐振环的最小壁厚≤2um，更优选的≤1um。
[0021]采用本专利技术方法制备的空芯微结构光纤具备较低的传输损耗，其最低的传输损耗≤30dB/km，更优的≤1dB/km。
[0022]与现有技术相比，本专利技术通过以上技术方案，能够取得下列有益效果。
[0023]1、本专利技术提供的空芯微结构光纤预制棒，与传统的“堆棒
‑
拉丝”法不同，采用钻孔法得到初始预制棒，再通过在拉丝过程中往孔中进行增压控制来实现反谐振环结构的光纤，此方法的有益效果之一是可以通过机械钻孔，从而实现对反谐振单元的精确定位，且保证了轴向的均匀性，拉丝过程中避免了反谐振单元的方位角偏移；
[0024]2、本专利技术没有引入其他的材料对反谐振单元进行定位，从而减少杂质的污染，提高了光纤的衰减和强度性能；
[0025]3、本专利技术在拉丝过程中通过气压控制使得反谐振单元进行膨胀，从而进一步降低了反谐振单元的壁厚，降低了光纤的衰减。
附图说明
[0026]图1是本专利技术实施例1提供具有空芯微结构的光纤预制棒的结构示意图；
[0027]图2是本专利技术实施例1提供的空芯微结构光纤结构示意图；
[0028]图3是本专利技术实施例2提供具有空芯微结构的光纤预制棒的结构示意图；
[0029]图4是本专利技术实施例2提供的空芯微结构光纤结构示意图；
[0030]图5是本专利技术实施例3提供的嵌套结构的光纤预制棒的结构示意图；
[0031]图6是本专利技术实施例3提供的空芯微结构光纤结构示意图；
[0032]图7是本专利技术实施例4提供的连接片结构的光纤预制棒的结构示意图；
[0033]图8是本专利技术实施例4提供的空芯微结构光纤结构示意图。
[0034]1‑
光纤预制棒，2
‑
套管，3
‑
轴向孔，4
‑
空芯微结构光纤，5
‑
光纤包层，6
‑
反谐振环，7
‑
光纤空芯纤芯，10
‑
毛细管，11
‑
第一层反谐振环，12
‑
第二层反谐振环，13
‑
石英片，14
‑
反谐振环，15
‑
反谐振片，16
‑
轴向孔，17
‑
套管内壁，18
‑
大圆孔。
具体实施方式
[0035]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0036]本专利技术提供了一种空芯微结构光纤制备方法，包括以下步骤：
[0037]步骤1、选择一根套管，从套管端部开始钻孔，制备一体式空芯光纤预制棒；
[0038]一体式空芯光纤预制棒，包括套管，所述套管的管壁内开设有若干周向分布的轴向孔，轴向孔内壁与套管的内壁之间最小距离t1位于靠套管中心一侧，且t1与轴向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种一体式空芯光纤预制棒，其特征在于，包括套管，所述套管的管壁内开设有若干周向分布的轴向孔，轴向孔内壁与套管的内壁之间最小距离t1位于靠套管中心一侧，且t1与轴向孔直径的比值≤0.35。2.根据权利要求1所述的一体式空芯光纤预制棒，其特征在于：所述轴向孔沿同一环线均匀分布，其数量≥4。3.根据权利要求1所述的一体式空芯光纤预制棒，其特征在于：所述套管的内径与外径之比为0.2～0.8。4.根据权利要求1所述的一体式空芯光纤预制棒，其特征在于：所述轴向孔内插入毛细管，形成嵌套结构的光纤预制棒。5.根据权利要求1所述的一体式空芯光纤预制棒，其特征在于：所述轴向孔内插入石英片，形成连接片结构的光纤预制棒。6.一种空芯微结构光纤的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、选择一根套管，从套管端部钻孔，制备权利要求1
‑
5任意一项所述的一体式空芯光纤预制棒；步骤2、将步骤1得到的一体式空芯光纤预制棒高温拉丝，拉丝过程中，在所述轴向孔内通入气体，使得轴向孔气压高于套管中心孔内的气压，由于轴向孔和套管中心孔压差以及表面张力的作用，拉丝后轴向孔向套管中心孔方向凸出，形成负曲率的反谐振环，所有反谐振环一起构成环形的反谐振...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，毛明锋，田巧丽，张磊，王瑞春，
申请(专利权)人：长飞光纤光缆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：