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一种多波段传输光纤及其制备方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2022-12-29 11:45:17

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 王正伦 | 2022-12-29 11:45:17

本发明主要提供如下技术方案:一种多波段光纤,其特征在于:包括外包层,以及位于外包层内的功能纤维和至少一根照明纤维;所述功能纤维用于传输激光,所述照明纤维用于传输可见光,所述功能纤维和所述照明纤维在所述外包层内并列设置,或者相互缠绕设置。优选的,所述功能光纤为芯包结构或者光子带隙结构光纤;所述芯包结构包括位于内侧的芯层和位于外侧的同心设置的包层,芯层的折射率高于包层;所述光子带隙结构光纤包括位于中心的空气层和包裹所述空气层的包层,所述包层包括第一包层和第二包层,所述第一包层和第二包层依次交替层叠设置,并且所述第一包层的折射率高于第二包层的折射率,所述空气层与所述第一包层相邻。

本发明涉及一种光纤,特别是涉及用于激光加工和医疗领域的多波段传输光纤,包括外包层,以及位于外包层内的功能纤维和至少一根照明纤维;所述功能纤维用于传输激光,所述照明纤维用于传输可见光,所述功能纤维和所述照明纤维在所述外包层内并列设置,或者相互缠绕设置。本发明中的单根纤维即可同时实现多波段激光传输、照明以及瞄准等功能的高度集成,还能确保光纤的柔性,在激光材料加工或者医疗领域具有广泛的应用。

激光技术作为20世纪人类最伟大的科学发明之一,由于其高相干性、高亮度、高方向性、高单色性等优点广泛用于传感、材料加工、增材制造、成像、通信、医疗等领域。其中,激光医疗,作为一种代替传统金属刀以及高频电刀的治疗方式,成为现阶段最为安全、高效、低损伤的手术方法。另外,激光加工作为一种新兴的加工,其相比较于现有加工方式具有高效率、低成本、无接触、可在极端环境下加工、无磨损、普适性广、易处理与控制等多个优点。

在激光加工领域,如公开号为CN110497083A的中国发明专利提供了一种激光加工设备,通过采用双杆气缸驱动挡光板以及多个固定块的方式可提高激光加工时的效率与通用性,但该设备对于复杂环境下的加工无能为力。公开号为CN110497102A的中国发明专利提供了一种物料传输系统及激光加工设备,通过载物台的方式可提高产能,同时有效解决了与后段工序均衡产出受限的瓶颈问题,但激光的高精度高灵活性加工方式并未得到实现。综上所述,现有激光加工领域中一款灵活的,具有普适性、高效率、高稳定性、低成本的激光加工方式仍是缺失的,现有技术中,基于光纤激光器的激光传输系统和加工已通过石英光纤实现。但石英光纤加工时的高温特性限制了其它功能的附加。如何为现有技术中的光纤激光器传输用的石英光纤附加其它功能是亟需解决的问题之一。

华中科技大学(Huazhong University of Science and Technology),简称华中大、华科大 ,位于湖北省武汉市,是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学、位列国家“双一流” “985工程”“211工程”、入选“强基计划”“111计划”、卓越工程师教育培养计划、卓越医生教育培养计划、国家大学生创新性实验计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家级新工科研究与实践项目、基础学科拔尖学生培养计划2.0,是学位授权自主审核单位、全国深化创新创业教育改革示范高校、一流网络安全学院建设示范项目高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、教育部来华留学示范基地,为中欧工程教育平台成员和医学“双一流”建设联盟 、国际应用科技开发协作网 、全球能源互联网大学联盟成员。

具有下列优点:

单根纤维实现激光传输、照明以及瞄准等功能的高度集成,还能确保光纤的柔性,在激光材料加工或者医疗领域具有广泛的应用。

可以在高精度加工或者手术的同时,在不增加额外部件的前提下,提供瞄准和照明功能。用可见光代替非可见光实现瞄准,可以在无其他程序控制或者其他部件的参与下解决加工激光难以观察的问题。并且避免了另外增加照明部件,避免了手术中人体额外的负担。

该光纤能够采用的材料广泛,进而可实现全波段的激光低损耗传输。特别是本发明所提供的芯包结构硫系玻璃光纤以及空芯一维光子带隙光纤可解决现阶段CO2激光传输方式缺失的问题,利用光子带隙效应以及硫系玻璃在红外波段的高透过率实现CO2激光的柔性低损耗传输。

生产方式简单,生产效率高,可规模化量产。

专利成果采用技术转让,技术入股,技术合作等成果转化方式,希望进一步实现该专利的有益效果,有兴趣皆可面议。