Trƣớc tiên, ta cùng xem xét lại cách chế tạo sợi quang thông thƣờng. Về cơ bản, nó cũng bao gồm hai bƣớc chính là chế tạo phôi và kéo dài sợi trong các lò nhiệt độ cao. Để chế tạo phôi, ngƣời ta sử dụng các kỹ thuật bay hơi lắng đọng bao gồm ba loại chính là kỹ thuật bay hơi lắng đọng hóa học, bay hơi lắng đọng theo trục và bay hơi lắng đọng bên ngoài. Các kỹ thuật này cho phép ché tạo phôi thủy tinh có mức độ lẫn tạp chất xấu rất thấp và kiểm soát rất chính xác mức độ pha tạp. Tuy nhiên đặc điểm chung của chúng là chỉ phù hợp để tạo các phôi có dạng đối xứng tròn, và mặc dù mức độ kiểm soát quá trình lắng đọng đạt độ chính xác cao, chúng lại không tạo ra các thay đổi đáng kể về mặt cấu trúc theo phƣơng của bán kính sợi. Vì vậy, không thể dùng trực tiếp các kỹ thuật nói trên để chế tạo phôi cho sợi quang tinh thể. Thực tế thì ngƣời ta
41 cũng đã thử áp dụng để chế tạo sợi không có cấu trúc đối xứng theo các kỹ thuật trên, bằng cách khoan một số lƣợng giới hạn các lỗ lên phôi sợi hoặc mài, cắt bề mặt ngoài của phôi. Tuy nhiên làm nhƣ vậy rất phức tạp.
Một phƣơng pháp tƣơng đối đơn giản hơn đã đƣợc phát triển để giải quyết vấn đề này. Nguyên tắc thực hiện dựa trên sự xếp chồng các ống khí thủy tinh hoặc các trụ thủy tinh rắn kề nhau. Phƣơng pháp này cho phép đẩy nhanh quá trình chế tạo, giá thành thấp và tính linh động cao. Ở thử nghiệm đầu tiên, ngƣời ta sử dụng các trụ thủy tinh đặc có chiều dài 25 cm, đƣờng kính 3 cm, sử dụng khoan siêu âm để tạo ra các lỗ bên trong nó. Tiếp theo, tiện bề mặt ngoài của các trụ để tạo ra dạng sáu cạnh. Các trụ này sau đó đƣợc kéo dài đến khi đƣờng kính giảm xuống còn cỡ khoảng 1 mm rồi ghép chồng lại với nhau trong một khuôn để tạo ra phôi có kích cỡ khoảng từ 2-3 cm. Số lƣợng các ống khí nhƣ vậy đƣợc dùng để tạo phôi vào khoảng cỡ 300. Về sau này, ngƣời ta bỏ qua bƣớc tiện bề ngoài mặt và kéo trực tiếp luôn. Quá trình này đƣợc mô tả nhƣ ở trên hình 3-1.
Hình 3-1 Minh họa quá trình tạo phôi PCF theo phương pháp ghép chồng .
Chú ý rằng trong quá trình chế tạo theo phƣơng pháp này mà vẫn giữ nguyên bề mặt tròn của các ống thủy tinh thì sẽ tạo ra các khe kẽ khí trong phôi sợi. Các kẽ khí này
42 nằm giữa ba ống liền kề nhau và ảnh hƣởng trực tiếp lên tính chất của PCF, đặc biệt là các sợi hoạt động theo hiện tƣợng dải cấm quang. Vì vậy, tùy từng trƣờng hợp mà ngƣời ta sẽ giữ lại hoặc loại bỏ các kẽ khí này. Hình 3-2 mô tả mặt cắt ngang của một PCF với sự tồn tại của các kẽ khí.
Hình 3-2 Mặt cắt ngang một PCF với các kẽ khí nằm giữa các lỗ khí.[2]
Để tạo ra các dạng cấu trúc khác nhau, ta sử dụng đồng thời các ống mao dẫn và các trụ thủy tinh đặc, có đƣờng kinh bằng nhau, sắp xếp một cách linh động để thu đƣợc dạng mong muốn. Hình 3-3 minh họa một trƣờng hợp nhƣ thế.
Hình 3-3 Sắp xếp ống mao dẫn và trụ thủy tinh đặc để tạo một cấu trúc tùy ý.