多芯纤维及其制造和使用方法技术

本文中提供和/或描述了具有两个或更多个芯的多芯纤维、设备和系统的排布结构，以及使用的方法，该排布结构由芯间隔限定，该芯间隔小于离散的单芯未经修改的纤维的横截面直径。本文中提供和/或描述了具有三个或更多个芯的纤维、设备和系统的排布结构，以及使用的方法，该排布结构由芯间隔限定，该芯间隔小于离散的单芯纤维的横截面直径。此外，公开了制造和接合两根或更多根单个矩形(或正方形芯)纤维以形成用于大量应用的两条或更多条照明线的方法。法。法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多芯纤维及其制造和使用方法

技术介绍

[0001]软件、电子器件和材料科学的进步催生了许多先进的科学仪器，这些科学仪器利用和实施激光来执行各种关键操作。特别地，这些先进的科学仪器中的许多科学仪器可使用纤维和激光对样本进行成像，以阐明和揭示科学研究人员或医学博士感兴趣的样本的某些特征。在一些生物相关的应用中，可能需要利用两个或更多个不同波长的平顶光束轮廓来照明样品。然而，常见的和当前实施的纤维制造和拉伸工艺不能够使得在一根纤维中将两个矩形芯聚在一起。因此，当前用于制造和生产纤维排布结构的常规技术可能受限于利用具有圆形、正方形或低纵横比(在一些示例中：高达约1:3)矩形的芯。
[0002]因此，期望另一种替代的纤维排布结构可使得能够经由多芯矩形，和/或正方形，或六边形，或其他形状纤维来控制光源的传播和传送。这种多芯纤维可集成在并且用在大量的生物成像仪器和计量设备中。此外，多芯纤维排布结构的构造和制造方法可能是有用的。

技术实现思路

[0003]本专利技术公开了一种具有矩形、或正方形、或六边形、或其他形状的横截面芯(通常是细长的形状)的多芯纤维的排布结构，多芯排布结构由芯间隔限定，该芯间隔小于离散的单个未经修改的芯纤维的横截面直径，以及芯纤维的光学器件。此外，本专利技术公开并且描述了使用矩形和/或正方形或其他形状的横截面芯(通常是细长的或长方形形状)制造和生产纤维以及纤维的光学器件的方法。具有细长形状的芯的两根或更多根纤维可接合以形成多芯纤维，多芯纤维由芯间隔限定，该芯间隔小于离散的单根芯纤维的横截面直径，多芯纤维提供或产生多条照明线(还称为多线照明)，多条照明线可应用和使用在多种工业(例如包括生物成像和生物应用)中。
[0004]本文中描述了纤维(特别是在一些实施方式中为光导纤维，例如用于纤维光学器件应用)的多种替代的排布结构，可用于提供平顶光束轮廓以照明一个或多个样品。例如，两条或更多条纤维线可被间隔开特定的距离，并且两个或更多个对应的不同的波长可以通过同时向不同的样品或向在附近位置处的相同的样本提供激发的两个或更多个波长或颜色来增强仪器的性能(例如，在流式细胞术、DNA测序、光片显微镜的应用中)。在另一个示例中，三条(或更多条)纤维线可被间隔开特定的距离，并且三个(或更多个)不同的波长可被用于通过同时向不同的样品或向在附近位置处的相同的样本提供激发的三个(或更多个)波长或颜色来增强仪器的性能。
[0005]因此，根据一个方面，本文中提供了两根或更多根光导纤维的排布结构，每根光导纤维具有矩形横截面芯，矩形横截面芯被间隔开一距离，该距离由在其中使用纤维的应用所确定；然而，该距离可小于未经修改的纤维的直径。
[0006]根据另一个方面，本文中提供了三根光导纤维的排布结构，每根光导纤维具有矩形横截面芯，矩形横截面芯被间隔开一距离，该距离由在其中使用纤维的应用所确定；然而，该距离可小于未经修改的纤维的直径。
[0007]根据另一个方面，本文中提供了一种形成多芯纤维的方法，该方法包括接合两段光导纤维的部段以形成多芯纤维，该方法还包括：提供具有顶部侧和底部侧的第一单芯光导纤维；提供具有顶部侧和底部侧的第二单芯光导纤维；提供纤维固定装置；将第一单芯纤维的底部侧布置在纤维固定装置上，将第二单芯纤维的底部侧布置在纤维固定装置上，将第一光导纤维和第二光导纤维的定向对齐，用固定剂填充一个或多个支撑区域，从第一单芯光导纤维和第二单芯光导纤维去除一部分顶部侧，使得第一纤维和第二纤维具有平坦的顶部侧区域；在平坦的顶部侧区域处对齐并且永久地接合第一纤维和第二纤维。
[0008]根据另一个方面，本文中提供了一种形成多芯纤维的方法，该方法包括：接合三段光导纤维的部段以形成单个三芯纤维，该方法还包括：提供具有顶部侧和底部侧的第一单芯光导纤维；提供具有顶部侧和底部侧的第二单芯光导纤维；提供具有顶部侧和底部侧的第三单芯光导纤维；提供纤维固定装置；将第一单芯纤维的底部侧布置在纤维固定装置上，将第二单芯纤维的底部侧布置在纤维固定装置上，将第一光导纤维和第二光导纤维的定向对齐，用固定剂填充一个或多个支撑区域，从第一单芯光导纤维和第二单芯光导纤维去除一部分顶部侧，使得第一纤维和第二纤维具有平坦的顶部侧区域；将第三单芯光导纤维的底部侧布置在纤维固定装置上；去除第三纤维的一部分顶部侧，使得第三纤维具有平坦的顶部侧区域；将该纤维从固定装置分离；将第三纤维平坦的顶部区域侧朝下布置在固定装置上；用固定剂填充支撑区域；去除第三纤维的一部分底部侧，使得第三纤维具有平坦的顶部区域和平坦的底部区域；将第一纤维的平坦的顶部区域与第三纤维的平坦的顶部区域对齐并且永久地接合；将第二纤维的平坦的顶部区域与第三纤维的平坦的底部区域对齐并且永久地接合。
附图说明
[0009]对于本专利技术的示例性实施方式的详细描述，现在将参照附图，在附图中：
[0010]图1A和图1B提供了穿过矩形纤维并且产生图1B中的均匀的强度输出的图1A中的高斯轮廓激光。
[0011]图2是具有两个芯(在此是光导纤维芯)的多芯纤维、成像光学器件以及成像光学器件的输出的布置的示意图。
[0012]图3A、图3B和图3C提供了在去除包层的部分之前和之后固定到固定装置的两根单芯纤维的横截面图。
[0013]图4A和图4B提供了本专利技术的纤维排布结构的横截面图。
[0014]图5A和图5B提供了本专利技术的纤维排布结构的示意图。
[0015]图6A、图6B和图6C提供了固定到固定装置的两根单芯纤维的横截面图，示出了包层的额外去除。
[0016]图7A、图7B和图7C提供了本专利技术的示例性纤维排布结构的横截面图。
[0017]图8A和图8B提供了本专利技术的纤维排布结构的示意图。
[0018]图9是具有三个纤维芯的多芯纤维、成像光学器件以及成像光学器件的输出的布置的示意图。
[0019]图10提供了本专利技术的纤维的矩形芯的示例。
[0020]图11提供了两个矩形芯以及两个矩形芯的关系的图。
[0021]图12A、图12B和图12C提供了去除包层之前和之后双包层纤维的横截面图。
[0022]图13A、图13B、图13C、图13D以及图13E提供了固定到固定装置的两根双芯纤维的横截面图，示出了包层的额外去除并且形成直列(inline)四芯纤维。
[0023]图14A、图14B、图14C、图14D和图14E提供了固定到固定装置的两根双芯纤维的横截面图，示出了包层的额外移除并且形成布置在矩形中的四芯纤维。
[0024]图15A、图15B和图15C提供了示出用于形成双芯纤维的方法的流程图。
[0025]图16是示出用于形成三芯纤维的方法的流程图。
具体实施方式
[0026]尽管本专利技术可适用于各种修改和替代形式，但本专利技术的具体细节已经通过附图和以下描述中的非限制性示例在本文中示出。然而，应当理解，这并不是将本专利技术限制于所描述的特定实施例。相反，这涵盖了所有修改、等同物和替代方案，无论是在此所描述的，还是在本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.如本文中所描述的方法、设备或系统。2.一种两根或更多根纤维的排布结构，所述排布结构包括：第一纤维和第二纤维，所述第一纤维和所述第二纤维中的每一个具有横截面芯，所述横截面芯被间隔开一距离，所述距离小于横截面未经修改的纤维的直径。3.根据权利要求2所述的排布结构，所述两根或更多根纤维是三根或更多根或n根纤维，每根纤维具有横截面芯，所述横截面芯被间隔开一小于未经修改的纤维的直径的距离。4.一种形成多芯纤维的方法，所述方法包括：形成用于接合的一根或多根或n根纤维；接合两根或更多根纤维以形成多芯纤维，所述多芯纤维具有芯间隔，所述芯间隔小于纤维的横截面直径。5.根据权利要求4所述的方法，所述形成包括平坦化或减少外部纤维材料，或者平坦化并且减少外部纤维材料。6.根据权利要求4至5所述的方法，所述形成包括将一根或多根纤维固定到固定装置，并且减少固定到固定装置的一根或多根纤维的外部纤维材料。7.根据权利要求4至6所述的方法，所述方法还包括：提供具有顶部侧和底部侧的第一单芯纤维；提供具有顶部侧和底部侧的第二单芯纤维；提供纤维固定装置；将所述第一单芯纤维的底部侧布置在纤维固定装置上，将所述第二单芯纤维的底部侧布置在纤维固定装置上，将第一纤维芯和第二纤维芯的定向对齐，用固定剂填充一个或多个支撑区域，从所述第一单芯纤维和所述第二单芯纤维去除一部分顶部侧，使得第一纤维和第二纤维具有平坦的顶部侧区域；在所述平坦的顶部侧区域处对齐并且永久地接合所述第一纤维和所述第二纤维。8.一种形成多芯纤维的方法，所述方法包括：接合三段纤维的部段以形成单个三芯纤维，所述方法还包括：提供具有顶部侧和底部侧的第一单芯纤维；提供具有顶部侧和底部侧的第二单芯纤维；提供具有顶部侧和底部侧的第三单芯纤维；提供纤维固定装置；将所述第一单芯纤维的底部侧布置在纤维固定装置上，将所述第二单芯纤维的底部侧布置在纤维固定装置上，将第一纤维芯和第二纤维芯的定向对齐，用固定剂填充一个或多个支撑区域，从所述第一单芯纤维和所述第二单芯纤维去除一部分顶部侧，使得第一纤维和第二纤维具有平坦的顶部侧区域；将所述第三单芯纤维的底部侧布置在纤维固定装置上；去除第三纤维的一部分顶部侧，使得所述第三纤维具有平坦的顶部侧区域；将纤维从所述固定装置分离；
将所述第三纤维平坦的顶部区域侧朝下布置在固定装置上；用固定剂填充支撑区域；去除所述第三纤维的一部分底部侧，使得所述第三纤维具有平坦的顶部区域和平坦的底部区域；将所述第一纤维的平坦的顶部区域与所述第三纤维的平坦的顶部区域对齐并且永久地接合；将所述第二纤维的平坦的顶部区域与所述第三纤维的平坦的底部区域对齐并且永久地接合。9.一种具有多个芯的多芯纤维，所述多芯纤维包括：第一纤维，所述第一纤维具有被一层或多层包层包围的芯；第二纤维，所述第二纤维具有被一层或多层包层包围的芯；所述第一纤维和所述第二纤维具有大致矩形、正方形或多边形横截面芯，所述芯的中心到中心的距离被间隔开一距离，所述距离小于未经修改的所述第一纤维或所述第二纤维的直径。10.根据前述权利要求中任一项所述的多芯纤维，这些芯以大致平行的定向布置。11.根据前述权利要求中任一项所述的多芯纤维，这些纤维是光导纤维。12.根据前述权利要求中任一项所述的多芯纤维，所述纤维的芯具有1:1、介于1:1至1:2之间、介于1:2至1:3之间、介于1:3至1:4之间、介于1:4至1:5之间、介于1:5至1:6之间、介于1:6至1:7之间、介于1:7至1:8之间、介于1:8至1:9之间、介于1:9至1:10之间、以及大于1:10的宽长比。13.根据前述权利要求中任一项所述的多芯纤维，这些芯被构造成传播两条离散的但大致平行的照明线。14.根据前述权利要求中任一项所述的多芯纤维，所述第一纤维具有输入端部，所述第二纤维具有输入端部。15.根据前述权利要求中任一项所述的多芯纤维，所述第一纤维输入端部和所述第二纤维输入端部被构造成接纳激光源和/或非相干光源以传播照明线。16.根据前述权利要求中任一项所述的多芯纤维，所述多芯纤维具有选自以下清单的激光源，所述清单包括：单发射器二极管激光器、多发射器二极管激光棒、多堆叠二极管激光器阵列；多发射器竖直腔体半导体激光器(VCSELs)、多发射器竖直外部腔体半导体激光器(VECSELs)、固态激光器、纤维激光器、纤维传送激光器和/或激光器的组合。17.根据权利要求16所述的多芯纤维，激光具有不同的波长或颜色。18.根据权利要求17所述的多芯纤维，不同的激光波长或颜色被组合和/或联接到同一纤维芯中，以将不同的激光波长传送到同一位置。19.根据权利要求18所述的多芯纤维，所述不同的激光波长或颜色被同时地或依次地传送到同一位置。20.根据前述权利要求中任一项所述的多芯纤维，所述多芯纤维具有选自以下清单的非相干光源，所述清单包括：一个或多个发光二极管(LEDs)、一个或多个超发光LEDs和/或一个或多个气体放电灯。21.根据权利要求20所述的多芯纤维，所述非相干光源具有不同的波长或颜色。
22.根据权利要求21所述的多芯纤维，不同的非相干光波长或颜色被组合和/或联接到同一纤维芯中，以将不同的激光波长传送到同一位置。23.根据权利要求22所述的多芯纤维，不同的非相干光被同时地或依次地传送到同一位置。24.根据前述权利要求中任一项所述的多芯纤维，所述芯具有范围为0.05至1.0的数值孔径(NA)。25.一种用于提供多线照明的设备或系统，所述设备或系统包括：一个或多个光源；多根纤维，每根纤维具有芯，所述芯沿所述纤维的长度延伸并被一层或多层包层包围，并且每根纤维具有两个端部：输入端部和输出端部；所述纤维的输出端部在由小于纤维的横截面直径的芯间隔限定的紧密封装的排布结构中布置和接合，并且所述芯以彼此大致平行的定向对齐；所述输入端部协作地连接到所述光源，以接纳所述光源并且通过所述芯将光传送到所述输出端部并传送出所述输出端部；以及成像光学器件。26.根据权利要求25所述的设备或系统，所述一个或多个光源选自如下组，所述组包括：单发射器二极管激光器、多发射器二极管激光棒、多堆叠二极管激光器阵列；多发射器竖直腔体半导体激光器(VCSELs)、多发射器竖直外部腔体半导体激光器(VECSELs)、固态激光器、纤维激光器、纤维传送激光器、激光器的组合、发光二极管(LEDs)、一个或多个超发光LEDs和/或一个或多个气体放电灯。27.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗宁一，黄日昌，
申请(专利权)人：维林光电公司，
类型：发明
国别省市：