专利名称：微结构液芯光纤的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微结构光纤，尤其是一种微结构液芯光纤。
背景技术：
二十世纪五十年代，由于光纤的光绝缘问题从理论上得到了初步解决，"纤 维光学"从此逐步发展成为一门重要的新兴学科。由于光纤通信给信息技术的
发展提供了巨大的市场，使得近20年，"纤维光学"的发展在很大程度上依从 于光纤通信技术的发展，以至把用于光通信的光学纤维称之为标准光纤。现在， 用于光通信的光纤产品应有尽有，技术水平也几乎尽善尽美、精益求精。然而 市场对其的狂热需求正在饱和。
在工农业生产、国防科技、科学研究、交通运输、航天、石油勘探、医学 诊断与医疗技术、环境保护等高科技领域，仅仅使用有限规格、有限种类的通 信光纤是很不够的。而应用于其他领域的非通信光纤技术正在崛起，并将逐步 成为全球光纤产业新的竞争焦点。非通信光纤技术领域根据各个行业对传光、 传能、传像、传感的要求，把纤维光学与材料科学和现代制造技术相结合，专 门制造传输距离比较短的光纤与光纤器件。其中所用光纤，长者几米到十几米， 短者数毫米到数厘米，液芯光纤就是其中的一种。
在现有的液芯光纤技术中， 一般是单根单芯结构。采用液体材料作为芯、 聚合物材料作为光学包层和保护层，普通的液芯光纤一般由透明的柔性聚合物 毛细管做皮层管、透明的光窗以及折射率大于皮层管的透明液体芯料构成。其 具有大芯径，大数值孔径、光谱传输范围广、光谱传输效率高、使用寿命长等 特点。在微量光学分析、光谱治疗、紫外固化、荧光检测、刑侦取证等方面有 很多技术已经实用化。国外这方面工作开展的比较早，我国近年对于液芯光纤 的研究也在许多单位展开，但研究主要集中于液芯光纤应用研究方面。我国在 液芯光纤规模化制造技术和器件化技术方面的整体水平与世界先进国家相比，
3特别是在对可见光、红外光、以及传感器用液芯光纤的规模化制造技术方面， 还存在很大差距。另一方面，现有技术中的液芯光纤的芯径在数百微米到数毫 米量级，微米到数十位米量级的小芯径、阵列化液芯光纤技术在国际国内还未 见报道，使得其在应用上受到许多限制。
发明内容
本发明为解决背景技术中存在的上述技术问题，而提供一种芯径在数微米 到几十微米量级的阵列化液芯光纤。它除了具有普通液芯光纤的优点外，而且 增加更多的功能与优点。比如，它不但可以用于各种微量光学分析，还可以用 于成像、传像。多种组分的平行光学检测等。
本发明的技术解决方案是本发明为一种微结构液芯光纤，其特殊之处在 于该微结构液芯光纤包括光纤基质l、内包层5和外包层3，光纤基质l设置 在外包层3内，内包层5设置在光纤基质1中，内包层5由孔道2组成，孔道2 内设置有液芯4。
上述孔道2上设置有可对孔道2进行密封的封装窗口 6。
上述封装窗口 6为透镜或石英玻璃细棒。
上述孔道2为两个或两个以上。
上述孔道2为多个时，内包层5是由具有微结构光纤特征的周期性分布的 孔道2构成。
上述液芯4的液体材料为硝基苯、亚麻油、氯苯、蓖麻油、苄醇、四氯甲 烷、四氯化碳或四氯乙烯。
上述液芯4的液体材料以四氯化碳为佳。
上述光纤基质1为热塑性低折射率氟化聚合物材料。 本发明的微结构液芯光纤是一种高精密的具有成像功能的特种光学纤维。 当光线沿液芯长度传递时，微结构光纤中每一个孔道中的小液柱可以看成是一 个像元，使从一端平行入射光线汇集在另一端。这种阵列化的像元再汇集成像。 与传统的液芯光纤相比，本发明的微结构液芯光纤有如下特点具备成像的独 特性能；比传统的液芯光纤单芯的芯径要小一个数量级以上。传统的液芯光纤 的芯径在数百微米到数毫米量级，本发明的则在数微米到几十微米量级。用于成像分辨率高，可以与各种CCD\CMOS相匹配。光谱范围宽、透过率高、体 积小、重量轻、高柔韧等特点，特别适合制作多通道光学分析仪(拉曼光谱、 荧光分析、吸光光度分析、等等)、各种光互连器件，也可以应用于各种光信号 的分束器，光开关。将成为微光学领域中重要的微型元件。
图l为本发明的结构示意图。
具体实施例方式
参见图1，本发明的微结构液芯光纤包括光纤基质1、内包层5和外包层3， 光纤基质1设置在外包层3内，内包层5设置在光纤基质1中，内包层5由孔 道2组成，孔道2内设置有液芯4。液芯光纤两端也应该用透明材料封闭。因此 孔道2上设置有可对孔道2进行密封的封装窗口 6。本发明采用小段梯度折射率 透镜作为封装窗口6，该透镜的直径等于微结构阵列的内径，侧面和端面均要经 过抛光处理，利于保护窗口不发生裂口，且光窗端面可镀增透膜。本发明用于 传输近紫外光线应用时，可采用石英玻璃细棒作为封闭液芯光纤的封装窗口 6。 把入射窗口面向光源的一端做成圆锥体，把入射角面加工成球面，增加液芯光 纤的受光面。孔道2为两个或两个以上。孔道2为多个时，内包层5是由具有 微结构光纤特征的周期性分布的孔道2构成。液芯4的液体材料可选用无机盐 类水溶液，如硝基苯、亚麻油、氯苯、蓖麻油、苄醇、四氯甲烷和四氯乙烯等， 我们已经知道四氯化碳液芯光纤在近红外透过性较好，对波长为2.94微米波 长的激光，以及2.79微米的激光有较高的透光率，因此可优选四氯化碳为芯料。
本发明的具体实施例是首先制造一个7厘米直径、长35厘米的多孔预制棒。 空洞直径1.5毫米，孔洞2按四方排列921个，按六方排列1027个；孔间距离 目前我们能实现的厚度是0.3毫米。经光纤拉伸塔拉伸后，截成几米到几十米的 片断，对4米以下的光纤片断，孔直径可以小到5微米，对更长使用目的的光 纤，孔径在5微米以上。选用四氯化碳作为孔道2中液芯4的液体填料，用泵 吸法填充液体芯料。
权利要求
1、一种微结构液芯光纤，其特征在于该微结构液芯光纤包括光纤基质(1)、内包层(5)和外包层(3)，所述光纤基质(1)设置在外包层(3)内，所述内包层(5)设置在光纤基质(1)中，所述内包层(5)由孔道(2)组成，所述孔道(2)内设置有液芯(4)。
2、 根据权利要求1所述的微结构液芯光纤，其特征在于所述孔道(2) 上设置有可对孔道(2)进行密封的封装窗口 (6)。
3、 根据权利要求2所述的微结构液芯光纤，其特征在于所述封装窗口 (6) 为透镜或石英玻璃细棒。
4、 根据权利要求3所述的微结构液芯光纤，其特征在于所述孔道(2) 为两个或两个以上。
5、 根据权利要求4所述的微结构液芯光纤，其特征在于所述孔道(2) 为多个时，所述内包层(5)是由具有微结构光纤特征的周期性分布的孔道(2) 构成。
6、 根据权利要求1或2或3或4或5所述的微结构液芯光纤，其特征在于 所述液芯(4)的液体材料为硝基苯、亚麻油、氯苯、蓖麻油、苄醇、四氯甲烷、 四氯化碳或四氯乙烯。
7、 根据权利要求6所述的微结构液芯光纤，其特征在于所述液芯(4) 的液体材料以四氯化碳为佳。
8、 根据权利要求6所述的微结构液芯光纤，其特征在于所述光纤基质(l) 为低折射率热塑性氟化聚合物材料，如全氟化聚甲基丙烯酸甲酯。
全文摘要
本发明涉及一种微结构液芯光纤，该微结构液芯光纤包括光纤基质(1)、内包层(5)和外包层(3)，光纤基质(1)设置在外包层(3)内，内包层(5)设置在光纤基质(1)中，内包层(5)由孔道(2)组成，孔道(2)内设置有液芯(4)。本发明提供了一种芯径在数微米到几十微米量级的阵列化液芯光纤，本发明所提供的液芯光纤具有普通液芯光纤的优点外，还可以用于各种微量光学分析、成像、传像、多种组分的平行光学检测等。
文档编号G02B6/032GK101581812SQ20081001820
公开日2009年11月18日 申请日期2008年5月15日 优先权日2008年5月15日
发明者孔德鹏, 杨兴华, 舰 汪, 王丽莉, 郭昭龙 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所