一种金属毛细管衰减全反射红外空芯光纤的利记博彩app
【专利摘要】本实用新型提出一种金属毛细管衰减全反射红外空芯光纤，包括：金属毛细管；反射膜，其覆盖在金属毛细管的内表面上；空芯区，其为反射膜在金属毛细管内围成的空间。本实用新型以金属毛细管作为空芯光纤的主体结构，利用二氧化锗在结晶态金属毛细管内表面上液相沉积的特殊性实现室温生长出较高质量的二氧化锗光学反射膜，与相同或近似几何尺寸的石英玻璃毛细管衰减全反射空芯光纤相比，本实用新型具有更好的韧性、散热性以及更低的光传输损耗。
【专利说明】一种金属毛细管衰减全反射红外空芯光纤
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光电子材料和器件领域，尤其涉及一种金属毛细管衰减全反射红外空芯光纤。
【背景技术】
[0002]长波红外电磁波，尤其是波长处于第二大气窗口(8_14μπι)的CO2激光在军事和民用中占有重要地位。CO2激光谱线丰富，在9.1-11.3微米范围内约有140条谱线，而且谱线线宽窄，再加之CO2激光器能量转换效率和输出功率较高，该激光可被应用于主动式红外激光探测、激光生命医疗、窄禁带半导体电子自旋调控、激光武器、激光点火、材料成型加工和长波红外信息传输等领域。而用光纤传输长波红外CO2激光一直是这些应用领域的关键问题之一。
[0003]多年来，科学家们针对CO2激光传输问题开展了红外实芯光纤(硫化物、卤化物和氟化物光纤)、空芯光纤和光子晶体光纤的研究。其中空芯光纤以空气为传输介质，结构简单，无终端反射。空芯光纤有泄漏型和全反射型两种。泄漏型空芯光纤依靠金属对光的镜面反射实现CO2激光的传输。全反射型空芯光纤是根据光由空气射向折射率OO小于I的反射膜产生全反射的原理实现CO2激光的传输。
[0004]目前基于玻璃或蓝宝石单晶等无机非金属材料研究开发了锗酸盐玻璃、蓝宝石单晶、碳化硅和氧化锗多晶等全反射空芯光纤。其中，蓝宝石单晶或玻璃是典型的脆性材料，因此，由石英玻璃毛细管和蓝宝石单晶毛细管制作的全反射空芯光纤在使用中容易出现脆性断裂。在传输CO2激光时，还会因为光纤散热不良而产生热损伤。这些因素在一定程度上制约了玻璃或蓝宝石单晶全反射空芯光纤在上述各领域中的深入应用。
[0005]石英玻璃毛细管通常被选作二氧化锗全反射空芯光纤的主体结构，在制作阶段可以通过高温化学气相沉积反应在石英玻璃毛细管内沉积二氧化锗反射膜而制成光纤，目前也有采用液相沉积法在石英毛细管内沉积二氧化锗反射膜。液相沉积后的石英毛细管再经过1115-1150摄氏度的高温对二氧化锗反射膜进行致密化和完善结晶化热处理，最后得到二氧化锗衰减全反射空芯光纤。但石英玻璃毛细管经过上千摄氏度的高温热处理后会脆化，在使用中更容易发生脆性断裂。
实用新型内容
[0006]为了克服现有技术中韧性和散热性较差等缺点，本实用新型提出了一种金属毛细管衰减全反射红外空芯光纤。
[0007]—种金属毛细管衰减全反射红外空芯光纤，包括:金属毛细管；反射膜，其覆盖在所述金属毛细管的内表面上；空芯区，其为所述反射膜在所述金属毛细管内围成的空间。
[0008]本实用新型提出的金属毛细管衰减全反射红外空芯光纤，所述金属毛细管包括镍毛细管、铜毛细管或不锈钢毛细管。
[0009]本实用新型提出的金属毛细管衰减全反射红外空芯光纤，所述反射膜为二氧化锗。
[0010]本实用新型提出的金属毛细管衰减全反射红外空芯光纤，所述反射膜的厚度不低于4微米。
[0011]本实用新型的有益效果包括:
[0012]本实用新型金属毛细管衰减全反射红外空芯光纤采用金属材料作为主体结构，金属的韧性比玻璃高。本实用新型金属毛细管衰减全反射红外空芯光纤比相同几何尺寸的玻璃毛细管光纤等具有更好的韧性，对应光纤的最小弹性弯曲半径较相同几何尺寸石英玻璃毛细管二氧化锗空芯光纤大幅度降低。
[0013]本实用新型金属毛细管衰减全反射红外空芯光纤采用金属材料作为主体结构，其导热系数一般高出石英玻璃5-50倍，金属毛细管空芯光纤在传输CO2激光过程中的散热性能较相同几何尺寸的石英玻璃毛细管空芯光纤有显著提高。
[0014]本实用新型金属毛细管衰减全反射红外空芯光纤低损耗窗口不仅覆盖9.8-11.8微米波长范围，而且和相同或近似几何尺寸的石英玻璃毛细管全反射二氧化锗空芯光纤相比较，本实用新型在9.8-10.4微米波长范围内还有更低的损耗窗口，具有更低的CO2激光传输损耗。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型金属毛细管衰减全反射红外空芯光纤的结构示意图。
[0016]图2为实施例1中不锈钢毛细管衰减全反射红外空芯光纤(内直径1.5毫米，壁厚50微米)的信号损耗谱。
[0017]图3为实施例2中镍毛细管衰减全反射红外空芯光纤(内直径1.5毫米，壁厚100微米)的信号损耗谱。
[0018]图4为实施例3中铜毛细管衰减全反射红外空芯光纤(内直径1.5毫米，壁厚100微米)的信号损耗谱。
[0019]图5为实施例4中镍毛细管衰减全反射红外空芯光纤(内直径1.4毫米，壁厚50微米)的信号损耗谱。
[0020]图6为石英玻璃毛细管全反射红外空芯光纤(内直径1.5毫米，壁厚100微米)的信号损耗谱。
[0021]注:图2-6损耗谱是取等长度光纤样品测试得出的。
【具体实施方式】
[0022]结合以下具体实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明。实施本实用新型的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本实用新型没有特别限制内容。
[0023]下面介绍本实用新型的金属毛细管衰减全反射红外空芯光纤。如图1所示，本实用新型金属毛细管衰减全反射红外空芯光纤用于实现红外光传输，尤其是CO2红外激光的光纤传输，金属毛细管衰减全反射红外空芯光纤包括金属毛细管1、反射膜2与空芯区3。
[0024]金属毛细管I构成全反射红外空芯光纤的主体结构，反射膜2覆盖在金属毛细管I的内表面上，空芯区3即为反射膜2在金属毛细管I内围成的空间。红外光在反射膜2和空芯区3的界面上形成全反射，以空芯区3内部的空气作为介质实现光纤传输。
[0025]金属毛细管1，可以为镍毛细管、铜毛细管或不锈钢毛细管等。金属制成的毛细管与相同几何尺寸的传统玻璃毛细管相比，具有较高的韧性和散热性能。基于金属材料弯曲韧性以及液相沉积工艺要求，较佳地，金属毛细管I的内直径为1-2毫米，壁厚为30-200微米。一般地，金属毛细管I长度在1-3米内为佳。
[0026]反射膜2为二氧化锗反射膜，其厚度不低于4微米。空芯区3的直径大于红外光在空气中传播的波长(例如CO2红外激光波长为10.6微米)，从而经反射膜2全反射的红外光可以在空芯区3内传输。
[0027]实施例1
[0028]本具体实施例为不锈钢材质的金属毛细管衰减全反射空芯光纤，选用内直径1.5毫米，壁厚50微米，长度2米的不锈钢毛细管作光纤的主体结构。在不锈钢毛细管的内表面上沉积的反射膜厚度为10.3微米。该不锈钢金属毛细管衰减全反射空芯光纤的断裂冲击功大于0.2焦耳，不断裂最小弹性弯曲半径28厘米，信号损耗谱参见图2。光纤稳定传输20瓦10.6微米CO2激光10分钟后光纤表面长度方向的平均温度41聂氏度(等距离6点测量取平均值)，传输20瓦10.6微米CO2激光的损耗值为0.59dB / m,传输20瓦10.2微米CO2激光的损耗值为0.48dB / m(对应9.8-10.4微米更低损耗窗口)。
[0029]实施例2
[0030]本具体实施例选用内直径1.5毫米，壁厚100微米，长度1.3米的镍毛细管作光纤的主体结构。在镍毛细管的内表面上沉积的反射膜厚度为10.7微米。该金属镍毛细管衰减全反射空芯光纤的断裂冲击功大于0.2焦耳，不断裂最小弹性弯曲半径39厘米，信号损耗谱参见图3。光纤稳定传输20瓦10.6微米CO2激光10分钟后光纤表面长度方向的平均温度38度(等距离6点测量取平均值)，传输20瓦10.6微米CO2激光的损耗值为0.51dB /m，传输20瓦10.2微米CO2激光的损耗值为0.42dB / m(对应9.8-10.4微米更低损耗窗Π )。
[0031]实施例3
[0032]本具体实施例选用内直径1.5毫米，壁厚100微米，长度1.2米的铜毛细管作光纤的主体结构。在铜毛细管的内表面上沉积的反射膜厚度为5.2微米。该金属铜毛细管衰减全反射空芯光纤的断裂冲击功大于0.2焦耳，不断裂最小弹性弯曲半径28厘米，信号损耗谱参见图4。光纤稳定传输20瓦10.6微米CO2激光10分钟后光纤表面长度方向的平均温度38度(等距离6点测量取平均值)，传输20瓦10.6微米CO2激光的损耗值为0.81dB /m，传输20瓦10.2微米CO2激光的损耗值为0.67dB / m(对应9.8-10.4微米更低损耗窗Π )。
[0033]实施例4
[0034]本具体实施例选用内直径1.4毫米，壁厚50微米，长度2米的镍毛细管作光纤的主体结构。在镍毛细管的内表面上沉积的反射膜厚度为9.1微米。该金属镍毛细管衰减全反射空芯光纤的断裂冲击功大于0.2焦耳，不断裂最小弹性弯曲半径29厘米，信号损耗谱参见图5。光纤稳定传输20瓦10.6微米CO2激光10分钟后光纤表面长度方向的平均温度36度(等距离6点测量取平均值)，传输20瓦10.6微米CO2激光的损耗值为0.62dB / m,传输20瓦10.2微米CO2激光的损耗值为0.53dB / m (对应9.8-10.4微米更低损耗窗口)。[0035]本实用新型提出的金属毛细管衰减全反射红外空芯光纤和利用现有技术制备的石英玻璃毛细管衰减全反射红外空芯光纤的相关参数如表1所示。
[0036]表1:金属毛细管衰减全反射红外空芯光纤和石英玻璃毛细管衰减全反射红外空芯光纤的相关参数对比
[0037]
【权利要求】
1.一种金属毛细管衰减全反射红外空芯光纤，其特征在于，包括: 金属毛细管(I); 反射膜(2)，其覆盖在所述金属毛细管(I)的内表面上； 空芯区(3)，其为所述反射膜(2)在所述金属毛细管(I)内围成的空间。
2.如权利要求1所述的金属毛细管衰减全反射红外空芯光纤，其特征在于，所述金属毛细管(I)包括镍毛细管、铜毛细管或不锈钢毛细管。
3.如权利要求1所述的金属毛细管衰减全反射红外空芯光纤，其特征在于，所述反射膜(2)为二氧化锗。
4.如权利要求1所述的金属毛细管衰减全反射红外空芯光纤，其特征在于，所述反射膜(2)的厚度不低于4微米。
【文档编号】G02B6/032GK203551832SQ201320657304
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年10月23日 优先权日:2013年10月23日
【发明者】敬承斌, 郭洪, 胡志高, 杨平雄, 褚君浩 申请人:华东师范大学