專利名稱：一種全固態(tài)光子帶隙光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光纖技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種全固態(tài)光子帶隙光纖。
背景技術(shù)：
1998年，巴斯大學(xué)Knight等人首先制造出蜂窩包層結(jié)構(gòu)的光子帶隙光纖，這種光 纖包層具有蜂窩型空氣孔排列結(jié)構(gòu)形成光子帶隙，纖芯處通過引入一個額外的空氣孔形成 缺陷，使纖芯的有效折射率小于包層，光被光子帶隙效應(yīng)限制在纖芯空氣孔周圍呈環(huán)形的 石英區(qū)域中。光子帶隙光纖具有獨(dú)特的傳導(dǎo)機(jī)制，一經(jīng)出現(xiàn)就引起了廣泛關(guān)注。一種常見的光子帶隙光纖是空芯光子帶隙光纖，它的包層由三角形周期排列的空 氣孔構(gòu)成二維光子晶體，它的纖芯通過在拉制時缺失一些毛細(xì)管形成更大的空氣孔缺陷。 利用二維光子晶體包層所形成的光子帶隙，空芯光子帶隙光纖把光約束在纖芯中傳導(dǎo)?？?芯光子帶隙光纖具有空氣纖芯傳導(dǎo)模式的必要條件是在空氣孔下方即有效折射率小于1 的地方存在光子帶隙，要求包層不僅有良好的周期結(jié)構(gòu)，同時還要有非常高的占空比，這一 要求增加了空芯光子帶隙光纖的制備難度。而且空芯光子帶隙光纖還有傳輸損耗高，與單 模光纖不易熔接的缺點(diǎn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題是，提供一種全固態(tài)光子帶隙光纖，傳輸損耗低、與單 模光纖容易熔接且制備難度小。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是，所述全固態(tài)光子帶隙光纖，以二氧化硅毛細(xì)棒為 中心自里向外包括對稱排列的高折射率毛細(xì)棒點(diǎn)陣、包層和涂覆層，二氧化硅毛細(xì)棒與高 折射率毛細(xì)棒之間，高折射率毛細(xì)棒之間，以及高折射率毛細(xì)棒與包層之間無縫隙接觸。進(jìn)一步的，所述高折射率毛細(xì)棒的棒芯和棒包層的直徑比為1 1. 1 1 1.5， 所述高折射率毛細(xì)棒的棒芯折射率范圍為1. 457 1. 488。進(jìn)一步的，所述棒芯為摻雜有鍺、磷或鋁元素的二氧化硅基，摻雜的摩爾百分比為 2 15mol%。進(jìn)一步的，所述棒包層材料為光導(dǎo)級的二氧化硅。進(jìn)一步的，所述包層的外徑范圍為80 600微米，所述高折射率毛細(xì)棒點(diǎn)陣的外 徑尺寸為包層外徑的60% 80%。進(jìn)一步的，所述二氧化硅毛細(xì)棒和高折射率毛細(xì)棒的截面為六角形、八角形或圓 形，所述二氧化硅毛細(xì)棒的直徑為1 20微米，所述高折射率毛細(xì)棒的直徑為1 5微米。進(jìn)一步的，所述涂覆層為紫外光固化的丙烯酸酯類聚合物。進(jìn)一步的，所述涂覆層外徑比包層的外徑大85 200微米。進(jìn)一步的，所述二氧化硅毛細(xì)棒和包層材料均為光導(dǎo)級的二氧化硅。采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型至少具有下列優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型所述全固態(tài)光子帶隙光纖，采用高折射率毛細(xì)棒點(diǎn)陣包圍低折射率的二氧化硅毛細(xì)棒的形式構(gòu)成全固態(tài)光子帶隙光纖的傳輸層，可以降低光纖的傳輸損耗，而 且容易實(shí)現(xiàn)與普通單模光纖熔接。由于本實(shí)用新型所述全固態(tài)光子帶隙光纖無須在毛細(xì)棒 中設(shè)置空氣孔缺陷，降低了制備難度。

圖1為二氧化硅毛細(xì)棒和高折射率毛細(xì)棒的截面均為圓形時的全固態(tài)光子帶隙 光纖剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為二氧化硅毛細(xì)棒和高折射率毛細(xì)棒的截面均為圓形時的全固態(tài)光子帶隙 光纖剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為全固態(tài)光子帶隙光纖的第一種制備流程圖；圖4為全固態(tài)光子帶隙光纖的第二種制備流程圖。
具體實(shí)施方式
為更進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合 附圖及較佳實(shí)施例，對本實(shí)用新型技術(shù)方案詳細(xì)說明如后。本實(shí)用新型所述全固態(tài)光子帶隙光纖的結(jié)構(gòu)為，以二氧化硅毛細(xì)棒3為中心自里 向外包括對稱排列的高折射率毛細(xì)棒點(diǎn)陣2、包層4和涂覆層1，二氧化硅毛細(xì)棒3與高折 射率毛細(xì)棒之間，高折射率毛細(xì)棒之間，以及高折射率毛細(xì)棒與包層4之間無縫隙接觸。高折射率毛細(xì)棒的棒芯和棒包層的直徑比為1 1. 1 1 1.5，所述高折射率 毛細(xì)棒的棒芯折射率范圍為1. 457 1. 488。棒芯為摻雜有鍺、磷或鋁等元素的二氧化硅 基，摻雜的摩爾百分比通常為2 15m0l%。棒包層材料為光導(dǎo)級的二氧化硅。包層4的外徑范圍為80 600微米，高折射率毛細(xì)棒點(diǎn)陣2的外徑尺寸為包層4 外徑的60% 80%，根據(jù)實(shí)際需要而定。二氧化硅毛細(xì)棒3和高折射率毛細(xì)棒的截面可以同時為六角形、八角形和圓形中 的一種。二氧化硅毛細(xì)棒3和高折射率毛細(xì)棒的截面均為圓形時的全固態(tài)光子帶隙光纖剖 面結(jié)構(gòu)如圖1所示。二氧化硅毛細(xì)棒3和高折射率毛細(xì)棒的截面均為六角形時的全固態(tài)光 子帶隙光纖剖面結(jié)構(gòu)如圖2所示。二氧化硅毛細(xì)棒3的直徑為1 20微米，高折射率毛細(xì)棒的直徑為1 5微米。涂覆層1為紫外光固化的丙烯酸酯類聚合物。涂覆層1外徑比包層4的外徑大 85 200微米。二氧化硅毛細(xì)棒3和包層4均為光導(dǎo)級的二氧化硅。下面介紹一下制備本實(shí)用新型所述全固態(tài)光子帶隙光纖的大致過程第一種制備流程如下步驟SlOl，采用 MCVD (modified chemical vapor deposition process，改進(jìn)的化 學(xué)氣相沉積)工藝在光導(dǎo)級的SiO2基中摻入高折射率元素鍺Ge，制成高折射率的SiO2-GeA 棒。SiO2-GeA棒的內(nèi)層棒芯為SW2和GeA的混合物，棒包層材料為未摻雜的Si02。步驟S102，對制成的高折射率的SiO2-GeO2棒的棒包層進(jìn)行研磨形成圓柱形的 SiO2-GeO2棒，且棒芯與棒包層的直徑比為1 1.3。步驟S103，將研磨好的SiO2-GeA棒經(jīng)1900 2000攝氏度的高溫熔融過程拉細(xì)制成直徑為1毫米的高折射率毛細(xì)棒。步驟S104，將高折射率毛細(xì)棒切割成200毫米的等長度，將它們周期排列并填滿 外徑為25毫米，壁厚為2毫米的SiO2外套管中。SiO2外套管的材料也為光導(dǎo)級的Si02。步驟S105，在SiA外套管的中心位置放置一根未摻雜的SiA毛細(xì)棒，構(gòu)成摻Ge全 固態(tài)光子帶隙光纖預(yù)制棒。未摻雜的S^2毛細(xì)棒的材料也為光導(dǎo)級的sio2。步驟S106，通過1900 2000攝氏度高溫熔融過程，將摻Ge全固態(tài)光子帶隙光纖 預(yù)制棒拉細(xì)制成直徑為125微米的全固態(tài)光子帶隙光纖，涂覆層直徑為245微米。第二種制備流程如下步驟S201，采用MCVD工藝在光導(dǎo)級的SW2基中摻入高折射率元素磷P，制成高折 射率的SiO2-P2O5棒。SiO2-P2O5棒的內(nèi)層棒芯為SiA和P2O5的混合物，棒包層材料為未摻 雜的SiO2。步驟S202，對制成的高折射率的SiO2-P2O5棒的棒包層進(jìn)行研磨形成圓柱形的 SiO2-P2O5棒，且棒芯與棒包層的直徑比為1 1.5。步驟S203，將研磨好的SiO2-P2O5棒經(jīng)1900 2000攝氏度的高溫熔融過程拉細(xì)制
成直徑為0. 8毫米的高折射率毛細(xì)棒。步驟S204，將高折射率毛細(xì)棒切割成150毫米的等長度，將它們周期排列并填滿 外徑為25毫米，壁厚為2毫米的SiO2外套管中。SiO2外套管的材料也為光導(dǎo)級的Si02。步驟S205，在SiA外套管的中心位置放置一根未摻雜的SiA毛細(xì)棒，構(gòu)成摻P全 固態(tài)光子帶隙光纖預(yù)制棒。未摻雜的Sih毛細(xì)棒的材料也為光導(dǎo)級的Si02。步驟S206，通過1900 2000攝氏度高溫熔融過程，將摻P全固態(tài)光子帶隙光纖預(yù) 制棒拉細(xì)制成直徑為80微米的全固態(tài)光子帶隙光纖，涂覆層直徑為165微米。通過具體實(shí)施方式
的說明，可對本實(shí)用新型為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及 功效得以更加深入且具體的了解，然而所附圖示僅是提供參考與說明之用，并非用來對本 實(shí)用新型加以限制。
權(quán)利要求1.一種全固態(tài)光子帶隙光纖，以二氧化硅毛細(xì)棒為中心自里向外包括對稱排列的高 折射率毛細(xì)棒點(diǎn)陣、包層和涂覆層，二氧化硅毛細(xì)棒與高折射率毛細(xì)棒之間，高折射率毛細(xì) 棒之間，以及高折射率毛細(xì)棒與包層之間無縫隙接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述全固態(tài)光子帶隙光纖，其特征在于，所述高折射率毛細(xì)棒的棒 芯和棒包層的直徑比為1 1. 1 1 1.5，所述高折射率毛細(xì)棒的棒芯折射率范圍為 1. 457 1. 488。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述全固態(tài)光子帶隙光纖，其特征在于，所述棒包層材料為光導(dǎo)級的二氧化硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述全固態(tài)光子帶隙光纖，其特征在于，所述包層的外徑范圍為 80 600微米，所述高折射率毛細(xì)棒點(diǎn)陣的外徑尺寸為包層外徑的60% 80%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述全固態(tài)光子帶隙光纖，其特征在于，所述二氧化硅毛細(xì)棒和高 折射率毛細(xì)棒的截面為六角形、八角形或圓形，所述二氧化硅毛細(xì)棒的直徑為1 20微米， 所述高折射率毛細(xì)棒的直徑為1 5微米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述全固態(tài)光子帶隙光纖，其特征在于，所述涂覆層為紫外光固化 的丙烯酸酯類聚合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述全固態(tài)光子帶隙光纖，其特征在于，所述涂覆層外徑比包層 的外徑大85 200微米。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或6所述全固態(tài)光子帶隙光纖，其特征在于，所述 二氧化硅毛細(xì)棒和包層材料均為光導(dǎo)級的二氧化硅。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種全固態(tài)光子帶隙光纖，以二氧化硅毛細(xì)棒為中心自里向外包括對稱排列的高折射率毛細(xì)棒點(diǎn)陣、包層和涂覆層，二氧化硅毛細(xì)棒與高折射率毛細(xì)棒之間，高折射率毛細(xì)棒之間，以及高折射率毛細(xì)棒與包層之間無縫隙接觸。采用這種高折射率毛細(xì)棒點(diǎn)陣包圍低折射率的二氧化硅毛細(xì)棒的形式構(gòu)成全固態(tài)光子帶隙光纖的傳輸層，可以降低光纖的傳輸損耗，而且容易實(shí)現(xiàn)與普通單模光纖熔接。由于本實(shí)用新型所述全固態(tài)光子帶隙光纖無須在毛細(xì)棒中設(shè)置空氣孔缺陷，降低了制備難度。
文檔編號G02B6/02GK201909860SQ201020632868
公開日2011年7月27日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者劉笑東, 劉鐵根, 寧鼎, 龐璐, 潘蓉 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第四十六研究所