[发明专利]具有液芯光纤的光学器件和制造这样的器件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于光纤的连接器和连接技术，或者更具体地讲，涉及用于液芯光纤的连接器和连接技术。

背景技术

液芯光纤和光导在几十年来一直是持续研究和发展工作的主题，因为在一定应用范围内，它们可适用于持续增加的有利效果。

液体填充的中空芯的光纤的各种应用，尤其是已知的，通常取决于用于填充纤芯的液体的特性和所用光纤的特定性质。例如，液芯光纤用于当填充纤芯的材料被耦合到光纤的一端的激光源激发时观察和研究在光纤的另一端生成的拉曼效应。这样的组装件要求传输光的耦合器(或连接器)被放置在光纤的输入和输出处以使得激光源发射的激发信号可以注入到光纤中，并且要求分析从光纤输出的信号的性质。

例如，美国专利No.3770350中描述了使用液芯光纤作为单元的过程，其中液芯光纤包含将利用拉曼光谱分析的液体。为了进行期望的分析，所描述的应用要求光纤被液体填充并且光耦合到光纤，这假定光纤可以没有限定性地填充液体，并且插入到光纤中的液体可以改变。

此外，被称为“微结构”光纤(或者有时“光子晶体光纤”)的光纤在几年里一直在针对各种应用(电信、非线性光学器件等)进行开发，并且具有如此有利的性质以至于它们的使用迅速普及。微结构光纤是包含微结构的光纤，这些微结构表现出在光纤长度上延伸的腔体的形式，该光纤的截面形成了腔体的基体，以此限定微结构。美国专利No.7062140中描述了微结构光纤的各种例子。

微结构光纤因此可以用于其形成微结构的腔体被液体填充的应用中，以便用于前述应用中。于是，我们提及“微结构液芯光纤”或者甚至“液芯光纤”，该名称一般应用于其腔体(形成微结构)被液体填充的光纤，这些液体填充的腔体不一定要放置在光纤的截面的中心部分中或者芯中。举例来说，在本文中，液芯光纤因此被认为是使其截面的中心部分和围绕该中心部分的包层的一部分被腔体贯穿的光纤，这些腔体被液体填充(或者旨在被液体填充)。

在利用液芯光纤的应用的情况下，有必要考虑使用也可以与液芯光纤一起使用的光纤输入和输出连接器。

因此，用于闭合液芯光纤的一个末端的各种技术已经被开发，不管是通过耦合器件，还是以其他方式。

就液芯光纤而言，由于末端密封操作导致的耦合损耗，使用光纤接头器密封光纤的末端不能获得令人满意的结果。此外，已证明如果期望通过光纤的光束保持令人满意的质量，密封液芯光纤的两个末端是特别困难的。

因此，有必要考虑使用装配在液芯光纤的每个末端处的连接器(或耦合器)。然而，现有的器件不满足或者仅部分满足如果液芯光纤对其有益的各种应用都被成功地利用则必须满足的一组约束条件。

在这些约束条件之中，，如以上所述，可以提及例如能够没有限定性地用液体填充光纤并且能够改变插入到光纤中的液体的需要，同时使该优点与使光纤和连接器密封地且耐久地耦合的需要相协调。后一约束条件与防止液体蒸发和排空光纤的需要有关。

此外，连接器/液芯光纤器件一旦被组装，就必须能够经受与器件的操作条件相关的温度变化或者在存放期间遇到的温度变化。这些温度变化造成现有器件所未被设计进行处理的风险。例如，在温度下降期间，膨胀系统高于光纤的膨胀系数的液体将看到它们的压降，在光纤的芯中产生气泡，这些气泡将阻碍或者甚至阻止光在光纤中传播。与此相反，温度升高将导致这样的液体中的压力过大，该过大压力可以迅速地变得显著，并且在器件中产生应力，该应力对于器件的胶合元件或者甚至光纤本身将可能代表危险，可能使组装件泄漏或者甚至爆炸。

此外，连接器/液芯光纤器件一旦被组装，就必须能够经受操纵和运输(例如，通过邮寄运输)期间的振动和方位变化，诸如颠倒翻转。

发明内容

本发明的一个目的是对于上述光纤连接器器件的缺点提供解决方案。

因此，本发明提出了一种用于液芯光纤的连接器件(在本说明书中也被称为连接器)以及包括插入到这样的连接器中的液芯光纤的液芯光学器件，该连接器件紧凑易操作，并且可以具有类似于标准光纤连接器的大小。