一种信能共传微结构光纤的制作方法

1.本发明属于微结构光纤技术领域，涉及一种信能共传微结构光纤。


背景技术：

2.激光清洗、激光焊接和激光刻蚀等激光加工领域不仅涉及高功率激光传输，同时也涉及到激光加工环境、加工对象等多种参数的测量及反馈，如湿度、温度以及加工对象的尺度等，如何精准、快速获取加工对象及环境参数是激光加工领域急需解决的问题，而信能共传(信号和能量共同传输)光纤将是解决这些问题的关键。同时，我国幅员辽阔，海域面积大，海岛众多，海岛分散，各海岛面临着通信难及能量需求大的问题，将远距离的能量直接转化为通信所需的电能成为解决问题的关键，此外矿山、矿井的通信都面临着同样的问题，通信难，获取通信所需的能量更难。
3.目前信能共传光纤往往采用一纤多芯的形式，其不足之处在于，能量与信号之间存在相互影响，相互串扰的地方，给信号解码带来极大的困难，同时大功率激光的传输产生的电磁场效应也会给信号带来干扰，不利于信号传输。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术存在的上述问题，提供一种信能共传微结构光纤，本发明所要解决的技术问题是：如何减小信号和能量之间的相互影响。
5.本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
6.一种信能共传微结构光纤，其特征在于，所述微结构光纤包括传能结构单元、信号传输单元和光纤支撑包层，所述信号传输单元为若干个且沿所述传能结构单元的周向分布，信号传输单元包括空芯反谐振光纤单元，所述信号传输单元和所述传能结构单元位于所述光纤支撑包层的内部。
7.其工作原理是：本微结构光纤的传能结构单元为纤芯部分，外包层的多个空芯反谐振光纤单元组成信号传输单元，中间纤芯部分(传能结构单元)可以进行高功率大能量的激光传输，环绕分布在纤芯部分周围的嵌套式反谐振空芯光纤可以实现多个通信信号的传输，由于嵌套式反谐振空芯光纤的导光特点，纤芯能量基本限制在传能结构单元内的空气区域，与石英玻璃制成的外层接触非常少，这样可以极大降低混合结构光纤纤芯高能量的激光与外包层的嵌套式反谐振空芯光纤中信号的相互作用，从而减小信号和能量之间的相互影响，也使能量能够进行更远距离的传输。
8.在上述的一种信能共传微结构光纤中，所述传能结构单元包括传能纤芯、传能第一包层和传能第二包层，所述传能第一包层位于传能第二包层内，所述传能纤芯位于传能第一包层内。
9.在上述的一种信能共传微结构光纤中，所述传能纤芯由纯石英材料制成，传能第一包层由掺氟石英材料制成，传能第二包层由纯石英材料制成。
10.传能纤芯的材料为纯石英，传能纤芯的直径在50
‑
2000微米之间，其数值孔径为
0.1
‑
0.22之间，传能第一包层为掺氟石英层，为深掺氟区，传能第二包层为纯石英层。
11.在上述的一种信能共传微结构光纤中，所述空芯反谐振光纤单元包括外包层，所述外包层内具有信号传输纤芯和若干第一空心管，所述第一空心管内分别设置有第二空心管。
12.在上述的一种信能共传微结构光纤中，所述外包层、第一空心管和第二空心管由石英材料制成。
13.信号传输纤芯的区域为空气填充区，其直径在20微米
‑
60微米之间，第一空心管内的区域和第二空心管内的区域为空气填充区，外包层、第一空心管和第二空心管为石英层，其中第一空心管和第二空心管的管壁厚度在200nm
‑
1000nm之间。
14.在上述的一种信能共传微结构光纤中，所述外包层呈圆形，所述空芯反谐振光纤单元沿所述外包层的周向均匀分布。
15.在上述的一种信能共传微结构光纤中，所述空芯反谐振光纤单元沿所述传能结构单元的周向均匀分布。
16.沿传能结构单元的周向均匀分布空芯反谐振光纤单元能够使信号进行更加均匀的传输，进一步提高远距离传输的效果。
17.在上述的一种信能共传微结构光纤中，所述光纤支撑包层为石英层。
18.与现有技术相比，本发明的优点如下：
19.本微结构光纤可以极大降低混合结构光纤纤芯高能量的激光与外包层的嵌套式反谐振空芯光纤中信号的相互作用，从而减小信号和能量之间的相互影响，也使能量能够进行更远距离的传输。
附图说明
20.图1是本微结构光纤的结构示意图；
21.图2是微结构光纤的放大图。
22.图中，1传能结构单元；2信号传输单元；3光纤支撑包层；4传能纤芯；5传能第一包层；6传能第二包层；7外包层；8信号传输纤芯；9空芯反谐振光纤单元；10第一空心管；11第二空心管。
具体实施方式
23.以下是本发明的具体实施例，并结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
24.如图1和2所示，本微结构光纤包括传能结构单元1、信号传输单元2和光纤支撑包层3，信号传输单元2为若干个且沿传能结构单元1的周向分布，信号传输单元2包括空芯反谐振光纤单元9，信号传输单元2和传能结构单元1位于光纤支撑包层3的内部。
25.本微结构光纤的传能结构单元1为纤芯部分，外包层7的多个空芯反谐振光纤单元9组成信号传输单元2，中间纤芯部分(传能结构单元1)可以进行高功率大能量的激光传输，环绕分布在纤芯部分周围的嵌套式反谐振空芯光纤可以实现多个通信信号的传输，由于嵌套式反谐振空芯光纤的导光特点，纤芯能量基本限制在传能结构单元1内的空气区域，与石英玻璃制成的外层接触非常少，这样可以极大降低混合结构光纤纤芯高能量的激光与外包
层7的嵌套式反谐振空芯光纤中信号的相互作用，从而减小信号和能量之间的相互影响，也使能量能够进行更远距离的传输。
26.如图2所示，本实施例中，传能结构单元1包括传能纤芯4、传能第一包层5和传能第二包层6，传能第一包层5位于传能第二包层6内，传能纤芯4位于传能第一包层5内。
27.作为一种实施例，传能纤芯4由纯石英材料制成，传能第一包层5由掺氟石英材料制成，传能第二包层6由纯石英材料制成。
28.传能纤芯4的材料为纯石英，传能纤芯4的直径在50
‑
2000微米之间，其数值孔径为0.1
‑
0.22之间，传能第一包层5为掺氟石英层，为深掺氟区，传能第二包层6为纯石英层。
29.如图2所示，本实施例中，空芯反谐振光纤单元9包括外包层7，外包层7内具有信号传输纤芯8和若干第一空心管10，第一空心管10内分别设置有第二空心管11。
30.作为一种实施例，外包层7、第一空心管10和第二空心管11由石英材料制成。
31.信号传输纤芯8的区域为空气填充区，其直径在20微米
‑
60微米之间，第一空心管10内的区域和第二空心管11内的区域为空气填充区，外包层7、第一空心管10和第二空心管11为石英层，其中第一空心管10和第二空心管11的管壁厚度在200nm
‑
1000nm之间。
32.如图2所示，本实施例中，外包层7呈圆形，空芯反谐振光纤单元9沿外包层7的周向均匀分布。
33.如图1或2所示，本实施例中，空芯反谐振光纤单元9沿传能结构单元1的周向均匀分布。
34.沿传能结构单元1的周向均匀分布空芯反谐振光纤单元9能够使信号进行更加均匀的传输，进一步提高远距离传输的效果。
35.作为一种实施例，光纤支撑包层3为石英层。
36.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。