【技術實現步驟摘要】
本申請涉及太赫茲光纖，具體涉及一種低損耗、高雙折射多孔芯太赫茲光纖及制備方法。
技術介紹
1、太赫茲(thz)頻譜(0.1～10thz)由于其具有寬帶寬、分子指紋譜及非電離等特性，在許多應用中具有很高的前景，包括通信、成像、傳感和光譜學。尤其在通信領域，隨著6g通感一體化的提出，數據傳輸容量以及用戶對于信息傳輸速率的逐漸增加，為了滿足下一代無線系統設定的帶寬需求，載波頻率向太赫茲頻段的轉變是不可避免的。
2、就目前而言，在國際方面，國際電信聯盟(itu)在2019年世界無線電大會上在275～450ghz頻段內劃分了4個頻段共137ghz給陸地太赫茲通信業務。我們國內方面，在0.1thz到0.3thz的倍頻器、混頻器、調制解調器等核心器件已經接近世界一流水平，并且已有多家單位展示了在0.3thz附近的太赫茲無線通信系統，所以0.1～0.3thz是下一代通信技術的主要頻段。
3、雖然，太赫茲通信已經在自由空間無線鏈路中得到證明，但是由于太赫茲波束的高方向性，因此需要仔細定位發射器和接收器；在非靜態環境中(例如，移動物體之間)的可靠通信需要復雜的波束控制解決方案；幾何復雜的環境(如車輛和建筑物內部)中，這種情況會進一步惡化，因為這些環境需要高度復雜的通道建模。而且太赫茲波對于水的吸收較為敏感，雨、雪和霧等大氣天氣條件會直接影響無線太赫茲鏈路的性能和可靠性。
4、鑒于無線太赫茲通信的上述局限性，短距離太赫茲光纖鏈路可作為替代方案，因其能夠跨越復雜幾何路徑。太赫茲光纖鏈路在軍事與民用運輸領域的可靠車載、
5、目前主流的太赫茲光纖包括基于反諧振(arrows)原理或光子帶隙(pbg)原理的空芯波導，由于0.1～0.3thz頻段的太赫茲波波長較長，需要較厚的空氣孔作為包層，從而導致整體光纖尺寸較大，同時低損耗的介電材料在較大尺寸下具有大的剛性，所以光纖的彎曲受到限制。而且一些需要偏振控制的太赫茲系統對于光纖的保偏性能提出要求，現報道的太赫茲空芯反諧振光纖及光子帶隙光纖的無法同時滿足高雙折射率和低損耗；所以在0.1～0.3thz頻率范圍內設計并制備一種低損耗、高雙折射率的太赫茲光纖具有重要應用前景。
技術實現思路
1、針對現有問題存在的不足之處，本專利技術提供一種低損耗、高雙折射多孔芯太赫茲光纖及制備方法。
2、本專利技術公開了一種低損耗、高雙折射多孔芯太赫茲光纖，包括纖芯和包覆所述纖芯的包層；
3、所述纖芯由基底材料以及分布在其內部的大圓形空氣孔、小圓形空氣孔和橢圓空氣孔構成，一大圓形空氣孔位于纖芯中心、剩余大圓形空氣孔呈正三角形的方式沿截面豎直方向對稱排列，兩個所述橢圓空氣孔水平位于中心的大圓形空氣孔的左右兩側，用于引入非對稱缺陷，增大結構雙折射，實現保偏功能；兩個所述小圓形空氣孔對稱設置在兩個橢圓空氣孔與中心的大圓形空氣孔之間，用于進一步減小模場與基底材料的重疊度，降低損耗；
4、所述包層包括與纖芯同軸設置的外圈的保護層，所述保護層通過呈輻射狀的多個支撐條與所述纖芯相連，所述支撐條將所述保護層與纖芯之間的空腔隔成多個扇形空氣孔，所述保護層和支撐條均為基底材料。
5、作為本專利技術的進一步改進，所述小圓形空氣孔的直徑d1為：d1＝d2/4，其中，d2為大圓形空氣孔的直徑；所述橢圓空氣孔的短軸為水平方向、長軸為豎直方向，所述橢圓空氣孔的短軸a為：a＝p/2，長軸b為：其中，p為相鄰大圓形空氣孔之間的距離。
6、作為本專利技術的進一步改進，所述基底材料為在太赫茲波段低吸收損耗的聚合物材料。
7、作為本專利技術的進一步改進，所述基底材料包括高密度聚乙烯(hdpe)、低密度聚乙烯(ldpe)、聚乙烯(pe)、環烯烴共聚物(coc)、環烯烴聚合物(cop)、聚四氟乙烯(ptfe)、聚丙烯(pp)、聚苯乙烯(ps)、聚碳酸酯(pc)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚乳酸(pla)和uv-樹脂材料中的一種。
8、本專利技術還公開了一種低損耗、高雙折射多孔芯太赫茲光纖的制備方法，包括：
9、將裝有基底材料顆粒的料筒放入加熱爐內，待基底材料顆粒達到熔融狀態后擠壓使空氣排出；而后，繼續擠壓使基底材料熔融物通過與光纖截面互補的結構化模具，并通過牽引裝置拉伸所需尺寸的太赫茲光纖。
10、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
11、1、本專利技術的太赫茲光纖基于修正的全內反射進行導光，包層結構折射率更接近空氣折射率，可增加纖芯對光的束縛能力，減小限制損耗；保護層和支撐條的設置可有效防止外界環境影響，比如對太赫茲波傳輸影響較大的水蒸汽和塵埃等。
12、2、本專利技術通過在纖芯截面上添加空氣孔，減小模場與基底材料的重疊度，進一步降低吸收損耗，以環烯烴共聚物(coc)為基底材料，在0.1～0.3thz范圍內總損耗小于20db/m，可用于短距離的太赫茲波傳輸；通過在垂直方向上引入非對稱空氣孔結構，從而增大雙折射，在0.1～0.3thz范圍內雙折射率可達10-2～10-3量級，從而實現保偏功能。
13、3、本專利技術在0.1～0.3thz低頻段范圍內，與目前已經報道的太赫茲空芯反諧振、空芯布拉格等微結構光纖相比光纖整體尺寸較小，且由于包層厚度較薄可以實現彎曲。
14、4、本專利技術的太赫茲光纖采用擠壓-牽引一體化制備而成，周期短，成品率高且可以實現長距離制備。
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1.一種低損耗、高雙折射多孔芯太赫茲光纖，其特征在于，包括纖芯和包覆所述纖芯的包層；
2.如權利要求1所述的低損耗、高雙折射多孔芯太赫茲光纖，其特征在于，所述小圓形空氣孔的直徑d1為：d1＝d2/4，其中，d2為大圓形空氣孔的直徑；所述橢圓空氣孔的短軸為水平方向、長軸為豎直方向，所述橢圓空氣孔的短軸a為：a＝p/2，長軸b為：其中，p為相鄰大圓形空氣孔之間的距離。
3.如權利要求1所述的低損耗、高雙折射多孔芯太赫茲光纖，其特征在于，所述基底材料為在太赫茲波段低吸收損耗的聚合物材料。
4.如權利要求3所述的低損耗、高雙折射多孔芯太赫茲光纖，其特征在于，所述基底材料包括高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚乙烯、環烯烴共聚物、環烯烴聚合物、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乳酸和UV-樹脂材料中的一種。
5.一種如權利要求1～4中任一項所述的低損耗、高雙折射多孔芯太赫茲光纖的制備方法，其特征在于，包括：
【技術特征摘要】
1.一種低損耗、高雙折射多孔芯太赫茲光纖，其特征在于，包括纖芯和包覆所述纖芯的包層；
2.如權利要求1所述的低損耗、高雙折射多孔芯太赫茲光纖，其特征在于，所述小圓形空氣孔的直徑d1為：d1＝d2/4，其中，d2為大圓形空氣孔的直徑；所述橢圓空氣孔的短軸為水平方向、長軸為豎直方向，所述橢圓空氣孔的短軸a為：a＝p/2，長軸b為：其中，p為相鄰大圓形空氣孔之間的距離。
3.如權利要求1所述的低損耗、高雙折射多孔芯太...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王璞，武鑫，張鑫，姚靜遠，文煜，張振，鐘雨晨，
申請(專利權)人：北京工業大學，
類型：發明
國別省市：
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