背景技术：
技术实现思路
0、概述
1、近年来，光学通信行业对各种光纤内操作的需求增加。为此，需要复杂的光纤几何形状。更具体地，需要具有高芯数和可能的选择性芯掺杂的多芯光纤来实现光纤中的计算操作。
2、因此，本领域需要一种新颖的技术，该技术使得能够实现具有尽可能多的芯，同时以尽可能小的光纤直径（通常是横截面尺寸）布置的多芯光纤。
3、众所周知，多芯光纤包括公共包层内的多个芯。在下面的描述中，术语“大小”或“横向大小”有时与多芯光纤（即包层）的横截面尺寸相关地使用。
4、本公开提供了一种用于制造具有复杂几何形状的多芯光纤（即具有高芯数的多芯光纤）的新颖方法，其允许具有不同组成的芯的复杂的预先设计的定位。
5、本公开的复杂几何形状多芯光纤由几个光学封装件制造，每个光学封装件包括几个（相对低的计数，例如3-19个）光导元件（波导）。这样的封装件可以是简单的低芯数定制多芯光纤，或标准的（市售的）多芯光纤，或是一束聚合物光纤或玻璃管，或是由聚合物光纤和玻璃管形成的混合配置。
6、与封装件中的光导元件的数量相比，通过本公开的技术由几个（通常至少两个）这样的封装件制造的复杂几何形状多芯光纤具有显著增加的芯数（例如，芯数增加至少3倍）。
7、更具体地，本公开的技术利用相对低芯数的多芯光纤作为多个光导单元的初始封装件，并且因此在下面关于本申请进行描述。然而，本公开的原理不限于该特定示例，并且因此本文所用的术语“初始多芯光纤”应广义地解释为“多个光导单元的初始封装件”，其覆盖低芯数多芯光纤（单模光纤或多模光纤），并且还覆盖诸如聚合物光纤和/或玻璃管之类的光导单元的光学封装件/束。
8、如上所述，各种应用需要使用掺杂的芯，此外，需要使用其中仅一些芯被掺杂的多芯光纤（例如，要使用掺杂芯和无源芯的特定图案）。在芯紧密布置的光纤中，所选择的芯的掺杂过程（即，单独寻址每个芯或所选择的芯）将更加复杂。本公开的多芯光纤制造方法对于制造这样的光纤也是特别有用/有利的，其中至少一些芯将被适当地掺杂并且还可能具有不同的掺杂水平（即，当要使用掺杂芯的期望图案时），因为芯的受控掺杂仅在初始阶段执行（即，被施加于初始的低芯数多芯光纤）并且在制造所得到的高芯数多芯光纤的过程期间被保持。
9、根据本公开的广泛方面，提供了一种制造具有复杂几何形状的多芯光纤的方法，该方法包括：
10、(i)提供数量为n的多个初始光学封装件，每个光学封装件具有初始横截面尺寸a并且包括数量为m的多个光导单元；
11、(ii)将所述数量为n的多个光学封装件捆扎成束结构；以及
12、(iii)对所述束结构施加基于加热的处理以获得具有横截面尺寸c并且包括n×m个芯的新多芯光纤，c等于或小于初始横截面尺寸a。
13、在一些实施例中，初始光学封装件是一束聚合物光纤和/或玻璃管，其包括m根聚合物光纤和/或玻璃管（其构成光导单元）的阵列。在一些其它实施例中，初始光学封装件是包括m个芯（其构成光导单元）的阵列的初始多芯光纤。这种初始多芯光纤可以是单模光纤或多模光纤。n个多芯束的束结构可以包括单模多芯光纤、多模多芯光纤、或单模光纤与多模光纤的混合物。
14、在一些实施例中，该方法还包括执行对新的数量为k的多个新多芯光纤的（ii）捆扎和（iii）基于加热的处理的连续执行过程的至少一次重复，由此获得包括n×m×k个芯的后续新多芯光纤。
15、在一些实施例中，数量为n的多个初始多芯光纤包括具有掺杂芯（例如，无源芯和掺杂芯的图案）的一个或更多个多芯光纤。
16、还应该注意的是，多芯光纤可以通过较激进的锥形化（aggressive tapering）而熔合到多模区域中，其中相互作用类似于光子灯笼（photonic lantern）的相互作用而发生，即，将几个单模芯绝热地熔合成一个多模芯中，从而在单模系统和多模系统之间提供低损耗界面。更具体地，这使得能够将多模系统低损耗地变换成离散数量的单模系统，并且反之亦然。
17、本公开在其另一广泛方面提供了通过上述方法制造的多芯光纤。这种多芯光纤可以包括至少15个芯和至少50微米的包层大小。在一些实施例，（通过上述方法制造的）多芯光纤包含至少30个或至少40个芯。
18、本公开的多芯光纤提出了一种光学单元，其可以在各种应用中使用，即，作为光学设备或电光设备的部分/功能块，例如人工神经元单元。
1.一种制造具有复杂几何形状的多芯光纤的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述初始光学封装件是包括预定数量为m的玻璃管的束。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述初始光学封装件是包括预定数量为m的聚合物光纤的束。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述初始光学封装件是包括预定数量为m的聚合物光纤和玻璃管的束。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述初始光学封装件是包括预定数量为m的芯的初始多芯光纤。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述多芯光纤是单模多芯光纤或多模多芯光纤。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：执行对新的数量为k的多个所述新多芯光纤的所述捆扎和所述基于加热的处理的连续执行过程的至少一次重复，从而获得包括n×m×k个芯的后续新多芯光纤。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述初始光学封装件具有以下配置之一：是包括预定数量为m的玻璃管的玻璃管束；是包括预定数量为m的聚合物光纤的聚合物光纤束；是预定数量为m的聚合物光纤和玻璃管的束；以及是包括预定数量为m的芯的初始多芯光纤。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：执行对新的数量为k的多个所述新多芯光纤的所述捆扎和所述基于加热的处理的连续执行过程的至少一次重复，从而获得包括n×m×k个芯的后续新多芯光纤。
10.根据权利要求5所述的方法，其中，所述数量为n的多个初始多芯光纤包括一个或更多个包含掺杂芯的多芯光纤。
11.根据权利要求5所述的方法，其中，所述数量为n的多个初始多芯光纤包括一个或更多个多芯光纤，所述一个或更多个多芯光纤包含无源芯和掺杂芯的图案。
12.根据权利要求5所述的方法，其中，所述多芯光纤被熔合到多模区域中。
13.一种多芯光纤，其通过权利要求1所述的方法制造。
14.一种多芯光纤，其通过权利要求9所述的方法制造。
15.一种多芯光纤，包括在横截面尺寸为至少50微米的公共包层内的至少15个芯。
16.根据权利要求15所述的多芯光纤，其中，所述芯包括掺杂芯。
17.根据权利要求15所述的多芯光纤，所述芯包括无源芯和掺杂芯。
18.一种光学设备，包括根据权利要求15进行配置的至少一根多芯光纤。
