用于制造反谐振空芯光纤的预成形件的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于制造反谐振空芯光纤的预成形件的方法(700)，该反谐振空芯光纤具有沿着光纤纵向轴线延伸的空芯以及包围该空芯并且包括至少一个反谐振元件的包层区域，该方法至少具有以下方法步骤：(a)提供(710)包括包层管内表面和包层管外表面(210)的包层管(200)，其中至少一个反谐振元件预成形件(400)布置在该包层管内表面处，(b)提供(720)包括覆盖管内表面(310)的覆盖管(300)，其中该覆盖管(300)的内径大于该包层管(200)的外径，(c)将该包层管(200)布置(730)在该覆盖管(300)内，使得该覆盖管内表面(310)包围该包层管外表面(210)，以及(d)将该覆盖管(300)添加(740)到该包层管(200)，使得该覆盖管内表面(310)连接到该包层管外表面(210)。该包层管外表面(210)。该包层管外表面(210)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造反谐振空芯光纤的预成形件的方法
[0001]说明书
[0002]本专利技术涉及用于制造反谐振空芯光纤的预成形件的方法。

技术介绍

[0003]固体材料的常规单模光纤具有玻璃芯区域，其被具有较低折射率的玻璃包层区域包围。光引导由此基于芯区域和包层区域之间的全反射。然而，被引导的光与固体材料的相互作用与数据传输期间的增加的延迟以及相对低的损坏阈值(与高能量辐射相比)相关联。
[0004]“空芯光纤”避免或减小了这些缺点，在该空芯光纤的情况下，芯包括填充有气体或液体的抽空腔。空芯光纤中的光与玻璃的相互作用小于实芯光纤中的光与玻璃的相互作用。芯的折射率小于包层的折射率，使得借助于全反射的光引导是不可能的，并且光通常将从芯逃逸到包层中。取决于光引导的物理机制，空芯光纤被分成“光子带隙光纤”和“反谐振空芯光纤”。
[0005]在“光子带隙光纤”的情况下，空芯区域被包层包围，在该包层中周期性地布置有小型中空管道。包层中的中空管道的周期性结构引起参考半导体技术被称为“光子带隙”的效应，根据该效应，在包层结构处散射的特定波长范围的光由于中央腔中的布拉格反射(Bragg reflection)而相长干涉，并且不能在包层中横向传播。
[0006]在被称为“反谐振空芯光纤”(ARHCF)的空芯光纤的实施方案的情况下，空芯区域被内包层区域包围，在该内包层区域中布置有所谓的“反谐振元件”(或“反谐振元件”；简称为“ARE”)。围绕空芯均匀分布的反谐振元件的壁可充当法布里
‑
珀罗腔，其以反谐振进行操作并且反射入射光并引导其通过光纤芯。
[0007]这种光纤技术保证了低光衰减、非常宽的传输光谱(也在UV或IR波长范围内)以及在数据传输期间的小延迟。
[0008]空芯光纤的潜在应用是在以下领域中：数据传输、高性能光束引导(例如用于材料处理)、模态过滤、非线性光学器件(特别是用于超连续谱生成，从紫外到红外波长范围)。
[0009]现有技术
[0010]反谐振空芯光纤的一个缺点是高阶模不一定被抑制，使得它们在大传输长度上通常不是纯单模的，并且输出光束的质量劣化。
[0011]在Francesco Poletti的论文“嵌套的反谐振无节空芯光纤(Nested antiresonant nodeless hollow core fiber)”；光学快报，第22卷，第20期(2014)；DOI：10.1364/OE 22.023807中提出了一种光纤设计，在该光纤设计的情况下，反谐振元件不被形成为简单单结构元件，而是由嵌套的若干结构元件组成。嵌套的反谐振元件以这样的方式设计，使得较高阶的芯模在相位上适配至包层模并且被抑制，而不是基本芯模。因此总是确保了基本芯模的传播，并且可在有限波长范围内有效地使空芯光纤为单模的。
[0012]有效模抑制是透射光的中心波长和光纤设计的结构参数(诸如空芯的半径和反谐振元件中的嵌套环结构的直径差)的函数。
[0013]从EP 3136143 A1中已知一种反谐振空芯光纤(在本文中称为“没有带隙的空芯光
纤”)，在该反谐振空芯光纤的情况下，除了基模之外，芯还可引导另外的模。为此目的，所述芯被包括“非谐振元件”的内包层包围，该非谐振元件提供反谐振模与较高模的相位适配。空芯光纤的制造根据所谓的“堆积和拉制”技术来进行，其中输出元件被布置以形成轴向平行整体，并且被固定以形成预成形件，该预成形件随后被拉长。由此使用包括六边形内截面的包层管，并且六个所谓的“ARE预成形件”(反谐振元件预成形件)固定在包层管的内边缘中。在两个阶段中拉伸该预成形件以形成空芯光纤。
[0014]预成形件的精确且可再现的制造被证明是困难的，因为已经小的尺寸偏差不利地影响光引导的有效性。具体地，随着包层管的壁厚的增加以及相关联的对供热的需求，在包层管和反谐振元件预成形件的连接期间发生不受控制的变形。因此可能有利的是，使用相对薄壁的包层管以连接到反谐振元件预成形件，并且在单独方法步骤中借助于由大块玻璃制成的覆盖管包围该包层管，以便设置期望的壁厚。
[0015]覆盖管与包层管的连接(所谓的“添加”)以及拉制成最终玻璃光纤由此可在协同步骤中或在彼此分开的两个步骤中执行。即使不进行直接拉制成最终玻璃光纤，也可以将添加与部分拉长相结合以便减小预成形件的直径，并且从而将其准备用于最终拉制。
[0016]从US 2010/030429 A1中已知一种用于制造微结构化光纤的方法，在该方法的情况下，由包括多个微管的芯和包封芯的由大块玻璃制成的覆盖管组成的预成形件被拉制成光纤。为了在拉伸期间连接芯和覆盖管，在覆盖管和芯之间施加负压，同时在芯内部施加正压，使得微管在拉伸成最终光纤期间不塌陷。
[0017]从US 2020/0024178 A1中已知一种用于制造空芯光纤的方法，在该方法的情况下，由空芯和包封芯的由大块玻璃制成的覆盖管组成的预成形件被拉制成空芯光纤。为了在拉制期间连接芯和覆盖管，在覆盖管和芯之间施加负压，同时将气体引入空芯中以防止芯的塌陷。
[0018]技术目标
[0019]反谐振空芯光纤，特别是包括嵌套结构元件的那些反谐振空芯光纤具有复杂的内部几何形状，这使得它们的精确和可再现的制造更加困难。这一点尤其适用，因为为了分别遵循谐振或反谐振条件，已经不能容忍要被引导的光的工作波长的量值的小尺寸偏差。光纤预成形件的配置可能是与目标几何形状有偏差的原因，并且它们也可能由于在添加期间的不按比例的不受控制的变形而发生。
[0020]在将覆盖管添加到设置有反谐振元件预成形件的包层管期间，与目标几何形状的每个结构偏差减小了最终反谐振空芯光纤的质量。
[0021]本专利技术的目的是提供一种用于成本有效地制造反谐振空芯光纤的方法，该方法避免了常规制造方法的限制。
[0022]本专利技术的另一个目的是提供一种方法，该方法提供了反谐振空芯光纤的大量制造。
[0023]具体地，本专利技术的目的是提供一种用于制造反谐振空芯光纤的预成形件的方法，通过该方法，如果可能的话，在将覆盖管添加到包层管时以可再现方式获得结构元件的高精度。
[0024]本专利技术的优选实施方案
[0025]独立权利要求的特征促成至少部分地满足前述目标中的至少一个目标。从属权利
要求提供促成至少部分地满足这些目标中的至少一个目标的优选实施方案。
[0026]/1/一种用于制造反谐振空芯光纤的预成形件的方法，该反谐振空芯光纤具有沿着光纤纵向轴线延伸的空芯以及包围该空芯并且包括至少一个反谐振元件的包层区域，该方法至少具有以下方法步骤：
[0027](a)提供包括包层管内表面和包层管外表面的包层管，其中至少一个反谐振元件预成形件布置在该包层管内表面处，
[0028](b)提供包括覆盖管内表面的覆盖管，其中该覆盖管的内径大于该包层管的外径，
[0029](c)将该包层管布置在该覆盖管内，使得该覆盖管内表面包围该包层管外表面，
[0030](d)将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于制造反谐振空芯光纤的预成形件的方法(700)，所述反谐振空芯光纤具有沿着光纤纵向轴线延伸的空芯以及包围所述空芯并且包括至少一个反谐振元件的包层区域，所述方法至少具有以下方法步骤：(a)提供(710)包括包层管内表面和包层管外表面(210)的包层管(200)，其中至少一个反谐振元件预成形件(400)布置在所述包层管内表面处，(b)提供(720)包括覆盖管内表面(310)的覆盖管(300)，其中所述覆盖管(300)的内径大于所述包层管(200)的外径，(c)将所述包层管(200)布置(730)在所述覆盖管(300)内，使得所述覆盖管内表面(310)包围所述包层管外表面(210)，(d)将所述覆盖管(300)添加(740)到所述包层管(200)，使得所述覆盖管内表面(310)连接到所述包层管外表面(210)，其特征在于，在方法步骤(d)中的所述添加(740)期间，在覆盖管内表面(310)和包层管外表面(210)之间施加第一负压P1，并且在所述包层管(200)内施加第二负压P2。2.根据权利要求1所述的方法(700)，其特征在于，与环境压力相比，所述第一负压P1位于
‑
100mbar至
‑
10mbar的范围内，并且所述第二负压P2位于
‑
50mbar至
‑
1mbar的范围内。3.根据权利要求1或2所述的方法(700)，其特征在于，所述第一负压P1具有比所述第二负压P2大的量。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法700，其特征在于，在方法步骤(d)中的所述添加(740)期间，在所述至少一个反谐振元件预成形件(400)内施加第三负压P3。5.根据权利要求4所述的方法(700)，其特征在于，所述第三负压P3具有与所述第二负压P2相同的量。6.根据权利要求4所述的方法(700)，其特征在于，所述第三负压P3具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：贺利氏石英玻璃有限两合公司，
类型：发明
国别省市：