專利名稱：太赫茲液芯光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖傳輸線，具體是一種液芯光纖結(jié)構(gòu)太赫茲波傳輸線。二、 背景技術(shù)自從上個世紀(jì)八、九年代太赫茲(THz)概念被提出以來，太赫茲技術(shù)受到了廣泛 的關(guān)注。太赫茲譜學(xué)和成像在生物、醫(yī)藥、化學(xué)化工、天文學(xué)、地球科學(xué)和安全防衛(wèi)等 方面的應(yīng)用都展現(xiàn)了非常好的前景；太赫茲雷達(dá)和通信，已經(jīng)在理論上得到論證比現(xiàn)有 的微波雷達(dá)和通信更具優(yōu)勢。美國、日本等發(fā)達(dá)國家紛紛將太赫茲技術(shù)列為21世紀(jì)最 重要的科學(xué)技術(shù)之一，投諸了大量的人力物力，開展對太赫茲技術(shù)各個環(huán)節(jié)的研發(fā)工作。 其主要包括太赫茲電磁波的產(chǎn)生即太赫茲源、太赫茲電磁波的傳輸即太赫茲傳輸線和 太赫茲電磁波的檢測。本發(fā)明的內(nèi)容即屬于太赫茲傳輸線范疇。目前比較受到關(guān)注的太赫茲傳輸線有圓形和矩形金屬波導(dǎo)、藍(lán)寶石光纖、平行板、 帶狀塑料、光子晶體光纖、金屬線。但以上傳輸結(jié)構(gòu)都存在的不同的缺陷，如高損耗、 高造價和過于復(fù)雜的制造工藝。針對與此，本發(fā)明提出一種低損耗、低造價、易彎曲且 易于引入實(shí)際使用的太赫茲電磁波傳輸結(jié)構(gòu)太赫茲液芯光纖。液芯光纖根據(jù)的是電磁波在不同介質(zhì)中傳播時的全反射原理。其功能部分結(jié)構(gòu)主要 是由光密介質(zhì)(液態(tài))填充的芯層和光疏介質(zhì)(固態(tài))制作的包層。芯層的尺寸取決于 對于光纖的具體技術(shù)要求如單?；蚨嗄鬏?、傳輸能量的強(qiáng)弱和傳輸頻率，液態(tài)光纖的 制造工藝日益成熟，而制作太赫茲液態(tài)光纖的關(guān)鍵在于找到在太赫茲波段透光率高、折 射率變化小的液態(tài)芯層材料和與之相匹配的固態(tài)包層材料。三、 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種低損耗、低造價、易 彎曲且易于引入實(shí)際使用的太赫茲液芯光纖。本發(fā)明所述的太赫茲液芯光纖，包括外部的包層和內(nèi)部的芯層，所述包層材料為聚 四氟乙烯，芯層材料為非極性高碳烴類有機(jī)溶劑、弱極性高碳烴類有機(jī)溶劑或上述兩者 有機(jī)溶劑的混合物。上述芯層材料可以是高碳烷烴有機(jī)溶劑，特別是主要成分為高碳垸烴的石蠟油，其 具有價格低廉、不易揮發(fā)的優(yōu)點(diǎn)，很適合作為芯層材料。芯層的直徑根據(jù)單模傳輸條件<formula>formula see original document page 4</formula>式中入為波長，m和ri2分別為芯層和包層材料在傳輸波段的折射率，如果用十二 烷做芯層，聚四氟乙烯做包層，d應(yīng)當(dāng)小于478微米。本發(fā)明通過太赫茲譜學(xué)技術(shù)測量了某些非極性或弱極性有機(jī)溶劑在太赫茲波段 (0.2-3THz)的折射率和消光系數(shù)。測量結(jié)果表明非極性或弱極性的烴類有機(jī)溶劑單質(zhì) 和混合物在該波段的折射率變化很小，透光性能優(yōu)秀，適宜作為太赫茲液芯光纖的芯層 材料。其中，主要成分為高碳垸烴、餾出溫度為30(TC的化學(xué)純石蠟油因其價格低廉且 不易揮發(fā)推薦為首選。同時測量了聚四氟乙烯(Teflon)在相同波段的折射率和消光系 數(shù)。聚四氟乙烯在該波段的折射率變化小且數(shù)值略小，與芯層材料形成了相對光疏和光 密關(guān)系，又具備損耗小，力學(xué)性能好，化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，因而可以作為太赫茲液芯 光纖的包層材料。經(jīng)驗(yàn)證，采用這兩種材料制成的液芯光纖不僅在傳輸過程中光線損耗 低，而且材料獲取方便便于引入實(shí)際應(yīng)用，且生產(chǎn)成本低廉，此外由于芯層為液體，相 對普通光纖更易彎曲，安裝也更方便。四

圖1是芯層材料為十二垸，包層材料為聚四氟乙烯傳輸波段為lTHz-2THz的單模液 芯波導(dǎo)結(jié)構(gòu)示例圖，圖2是太赫茲波段聚四氟乙烯的折射率(實(shí)線)和正十二烷烴有機(jī)溶劑(虛線)的 折射率。五具體實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明所述的太赫茲液芯光纖，包括外部的包層1和內(nèi)部的芯層2， 其中包層1的材料為聚四氟乙烯，芯層2的材料為非極性高碳烴類有機(jī)溶劑、弱極性高 碳烴類有機(jī)溶劑或上述兩者有機(jī)溶劑的混合物，在本實(shí)施例中芯層材料采用了正十二垸 烴有機(jī)溶劑。包層材料厚度不影響傳輸效果，芯層直徑根據(jù)單模傳輸條件01<2.4048*入/ n /(ni2-n/)"，應(yīng)該小于478微米，入為波長，ru和ri2分別為芯層和包層材料在傳輸波段 的折射率。圖2是太赫茲波段聚四氟乙烯的折射率(實(shí)線)和正十二垸烴有機(jī)溶劑(虛線)的 折射率，由圖可以看出，兩者在相同波段下的折射。其中聚四氟乙烯的折射率變化小且 數(shù)值相對正十二烷烴有機(jī)溶劑略小，與正十二垸烴有機(jī)溶劑形成了相對光疏和光密關(guān)系，同時聚四氟乙烯又具備損耗較小，力學(xué)性能好，化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，因而可以作 為太赫茲液芯光纖的包層材料。
權(quán)利要求
1. 一種太赫茲液芯光纖，包括外部的包層和內(nèi)部的芯層，其特征是所述包層材料為聚四氟乙烯，芯層材料為非極性高碳烴類有機(jī)溶劑、弱極性高碳烴類有機(jī)溶劑或上述兩者有機(jī)溶劑的混合物。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太赫茲液芯光纖，其特征是所述芯層材料為高碳垸烴 有機(jī)溶劑。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的太赫茲液芯光纖，其特征是所述高碳垸烴有機(jī)溶劑為 石蠟油。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太赫茲液芯光纖，包括外部的包層和內(nèi)部的芯層，其中包層材料為聚四氟乙烯，芯層材料為非極性高碳烴類有機(jī)溶劑、弱極性高碳烴類有機(jī)溶劑或上述兩者有機(jī)溶劑的混合物。上述芯層材料可以是高碳烷烴有機(jī)溶劑，特別是主要成分為高碳烷烴的石蠟油，很適合作為芯層材料。聚四氟乙烯在該波段的折射率變化小且數(shù)值略小，與芯層材料形成了相對光疏和光密關(guān)系，又具備損耗小，力學(xué)性能好，化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，因而可以作為太赫茲液芯光纖的包層材料。采用這兩種材料制成的液芯光纖不僅在傳輸過程中光線損耗低，而且材料獲取方便便于引入實(shí)際應(yīng)用，且生產(chǎn)成本低廉，此外由于芯層為液體，相對普通光纖更易彎曲，安裝也更方便。
文檔編號G02B6/032GK101271173SQ200810023970
公開日2008年9月24日 申請日期2008年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月23日
發(fā)明者吳培亨, 雷 周, 許偉偉, 金飚兵 申請人:南京大學(xué)