红外光子晶体光纤制作工艺研究

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红外光子晶体光纤(PCF)主要用于医学和工业上CO2激光能量的传输,但是由于其结构复杂,现有的各种制作工艺或多或少都存在着一定的不足,光子晶体光纤的实际制备工艺一直是该光纤迈向实用化一大难点。本文研究了采用堆积法时,拉制工艺可能引起的光纤整体性结构误差对红外光子晶体光纤带隙和损耗的影响;以及理想拉制情况下,在红外光子晶体光纤的拉制过程,如何控制这些误差的影响;考虑到实际拉制无法达到理想情况,讨论拉制条件的均匀稳定性对光纤结构和性能的影响。通过分析知,光纤结构细小的整体性结构误差,如空气孔和晶格常数误差,对红外光子晶体光纤的性能影响比较大,并且实际采用的堆积结构的红外光纤的损耗比理论模型的损耗要大,达到1.984dB/km,通过增加包层空气孔的层数,红外光子晶体光纤的损耗可有效地降低到0.01dB/km;在理想情况下拉制毛细管时,通过调整拉丝温度T,送料速度Uf、牵引速度Ud以及初始占空比,可使毛细管尺寸均匀,在预制棒的拉制过程中,需通过对包层和纤芯施加额外负压来抵消表面张力,从而保证空气孔的大小,当Uf=2mm/min,Ud=15m/min,T=1850°C时,需要分别给包层和纤芯加负压1050pa和300pa,为了方便加压,纤芯毛细管的占空比可适当的减小至0.39,此时包层和纤芯的负压相同。非理想情况下,拉制条件的均匀性可以通过对加热炉进行保温操作来改善,或者提高包层毛细管初始占空比;拉制条件的稳定性主要通过监控装置来进行实时的监控调整。
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