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专利号: 2021105456345
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 玻璃;矿棉或渣棉
更新日期:2024-04-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于制作支撑型空芯反谐振光纤的方法,其特征在于,具体实施步骤如下:S1、选取折射率为1.45的石英玻璃管作为制作空芯反谐振光纤外包层和内包层的材料,并分别拉制出不同大小和数量的最内层反谐振玻璃管、中心玻璃管、支撑玻璃管、平板玻璃棒和外包层玻璃管:

S11、制作半径为100×d1、厚度为100×t的最内层反谐振玻璃管,所述最内层反谐振玻璃管的大小是空芯反谐振光纤最内层反谐振毛细管的100倍:S111、根据纤芯直径、管间距和管个数等参数确定最内层反谐振毛细管的半径d1,具体表达式如下:

式中,Dc为纤芯区域的直径,g1为相邻两个最内层反谐振毛细管的管间隙,N为管的数量;

S112、将管壁厚度t满足反谐振条件,具体表达式为:式中,m为反谐振阶数:1,2,3……λ为光的波长,n1为SiO2的折射率1.45,n2为空气的折射率1;

S12、制作半径为100×d3、厚度为100×t的中心玻璃管和半径为100×d2、厚度为100×t的支撑玻璃管,所述中心玻璃管和所述支撑玻璃管的大小分别是空芯反谐振光纤中心毛细管和支撑毛细管的100倍:

S121、根据支撑毛细管半径d2与最内层反谐振毛细管半径d1之间的关系确定支撑毛细管的半径d2,具体关系式为:d2/d1=0.1~0.4;

S122、根据支撑毛细管半径d2和最内层反谐振毛细管的半径d1确定中心毛细管的半径d3,具体关系式为:d3=d1–2×d2;

S123、中心毛细管和支撑毛细管的管壁厚度t根据步骤S112中的反谐振条件确定;

S13、制作长度为100×l1、厚度为100×t的平板玻璃棒,所述平板玻璃棒是空芯反谐振光纤平板玻璃层的100倍:

S131、平板玻璃层的管壁厚度t根据步骤S112中的反谐振条件确定;

S132、平板玻璃层与中心毛细管的径向距离d5和中心毛细管的半径d3的关系式为:d5/d3=0.2~1.8;

S133、根据平板玻璃层与中心毛细管的径向距离d5和中心毛细管的半径d3确定平板玻璃层的长度:

S14、制作半径为100×d4、厚度为100×8μm的外包层玻璃管,所述外包层玻璃管的大小是空芯反谐振光纤外包层毛细管的100倍:根据纤芯直径Dc和最内层反谐振毛细管半径d1确定外包层毛细管的半径d4,具体关系式为:d4=Dc/2+2×d1;

S2、组装预制棒:

S21、组装中心玻璃管单元与内包层反谐振单元:S211、选择平板玻璃棒和中心玻璃管,将平板玻璃棒的两端熔接在中心玻璃管的管壁上组成中心玻璃管单元;

S212、确定组装内包层反谐振单元中最内层反谐振玻璃管、支撑玻璃管和中心玻璃管的数量;

S213、将支撑玻璃管分为两组且上下对称排列,并将支撑玻璃管的管壁熔接在最内层反谐振玻璃管的管壁上,同时中心玻璃管与最内层反谐振玻璃管同圆心固定,此时支撑玻璃管与中心玻璃管相切;

S22、组装完整预制棒:

S221、分别选取一定数量步骤S21和S14中已经组装好的内包层反谐振单元和外包层玻璃管;

S222、将内包层反谐振单元以环状均匀的排列在外包层玻璃管的内壁,并通过熔接将其固定,其中相邻两个内包层反谐振单元之间的管间隙100×g1为150~800μm;

S3、制备中间体以及拉制空芯反谐振光纤:将步骤S2组装好的预制棒固定到拉丝塔中控制拉制速度得到中间体;接着控制拉制速度将中间体拉制为空芯反谐振光纤;

S4、在空芯反谐振光纤的表面涂敷保护层。

2.根据权利要求1所述的用于制作支撑型空芯反谐振光纤的方法,其特征在于,所述空芯反谐振光纤的纤芯区域的填充材料为空气,折射率为1。

3.根据权利要求1所述的用于制作支撑型空芯反谐振光纤的方法,其特征在于,所述空芯反谐振光纤的纤芯区域的直径Dc=20~40μm。

4.根据权利要求1所述的用于制作支撑型空芯反谐振光纤的方法,其特征在于,在步骤S112中,反谐振条件的表达式是光波长为1.55μm的条件下,当m=1时,t=0.37μm,当m=2时,t=1.11μm……,管壁厚度t的取值在0.37μm,1.11μm附近。

5.根据权利要求1所述的用于制作支撑型空芯反谐振光纤的方法,其特征在于,步骤S211中平板玻璃棒和中心玻璃管数量的选取比例为1:1;步骤S212中最内层反谐振玻璃管、支撑玻璃管和中心玻璃管数量的选取比例为1:4:1;步骤S221中内包层反谐振单元的数量为4~6。

6.根据权利要求1或者5所述的用于制作支撑型空芯反谐振光纤的方法,其特征在于,所述支撑玻璃管的数量为4,且大小相等;所述支撑玻璃管分为上下两组以外包层玻璃管的圆心和最内层反谐振玻璃管的圆心连成的轴线对称分布,每组中的两个支撑玻璃管可以相切,相交或者相离,即支撑毛细管的位置参数α和β取值范围为25°‑65°;所述中心玻璃管的管壁和所述支撑玻璃管的管壁相交或相切。

7.根据权利要求1所述的用于制作支撑型空芯反谐振光纤的方法,在步骤S3中,拉制得到的空芯反谐振光纤与预制棒的比例为1:100。

8.一种根据权利要求1‑7之一所述的用于制作支撑型空芯反谐振光纤的方法,其特征在于,其包括外包层、纤芯区域和内包层;所述内包层,其包括第一反谐振单元和第二反谐振单元,所述第一反谐振单元为最内层反谐振毛细管;所述第二反谐振单元,其包括四个支撑毛细管和一个中心毛细管;所述第二反谐振单元被所述第一反谐振单元所覆盖,它们的数量相等。