一種錐形微納光纖制備裝置制造方法
【專利摘要】一種錐形微納光纖制備裝置，涉及一種光纖制備裝置。提供能夠有效解決錐形微納光纖在制作過(guò)程中重復(fù)性差、精度難以控制等問題，實(shí)現(xiàn)快速制備錐形微納光纖的一種錐形微納光纖制備裝置。設(shè)有光纖夾具、三維調(diào)節(jié)架、夾持頭、加熱部件、溫度控制器、電極板、高壓電源；所述光纖夾具由三維調(diào)節(jié)架固定；夾持頭設(shè)于光纖夾具下端并豎直伸入加熱部件內(nèi)，夾持頭接地；光纖通過(guò)光纖夾具夾持并從夾持頭伸出，光纖尾端伸入加熱部件的加熱區(qū)域；加熱部件內(nèi)設(shè)有支承件、溫度傳感器、加熱器，加熱器和溫度傳感器均與溫度控制器電連接，加熱部件對(duì)光纖尾端加熱；電極板設(shè)在夾持頭下方，電極板與高壓電源輸出端電連接。設(shè)備簡(jiǎn)單、容易操作。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種光纖制備裝置，尤其是涉及一種錐形微納光纖制備裝置。 一種錐形微納光纖制備裝置

【背景技術(shù)】
[0002] 錐形微納光纖是指直徑隨著光纖呈線性變化的微納級(jí)別光纖，其光纖錐區(qū)具有區(qū) 別于普通光纖的耦合、偏振、傳輸和調(diào)制特性，所以在微納光學(xué)、近場(chǎng)光學(xué)、光纖傳感與檢測(cè) 等領(lǐng)域均有應(yīng)用。
[0003] 通常采用熔拉法制備錐形微納光纖，熔拉法是指利用加熱設(shè)備對(duì)光纖進(jìn)行局部加 熱，當(dāng)光纖加熱段處于熔融狀態(tài)時(shí)在光纖兩端施加拉力，光纖將沿軸向變細(xì)，最后形成斷 面，從而得到錐形微納光纖。熔拉法具有方向性好、制備過(guò)程簡(jiǎn)單以及制作成本低等優(yōu)點(diǎn)， 但采用熔拉法制備錐形微納光纖會(huì)出現(xiàn)如下問題：一、光纖加熱段如果受熱不均將導(dǎo)致錐 形微納光纖出現(xiàn)不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，形成結(jié)構(gòu)、應(yīng)力、光學(xué)等方面的缺陷；二、熔拉法利用手工拉制 錐形微納光纖，需要操作人員反復(fù)嘗試才能制備出理想的錐形光纖，可重復(fù)性不高；三、拉 制過(guò)程中，加熱溫度、拉制速度、環(huán)境溫度和環(huán)境氣流等條件都影響拉錐的效果，當(dāng)光纖錐 區(qū)直徑漸變至微納米級(jí)別時(shí)，輕微的環(huán)境氣流波動(dòng)、加熱區(qū)域的氣流沖擊都會(huì)造成光纖錐 區(qū)斷裂° (Tong L M，Gattass R R, Ashcom J B, et al. Subwavelength-diameter silica wires for low-loss optical wave guiding. Nature，2003,426(6968) :816-819 ;張羽，微 納光纖器件及其在全光信號(hào)處理中的應(yīng)用[D].武漢：華中科技大學(xué)，2010年）


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實(shí)用新型的目的在于提供能夠有效解決錐形微納光纖在制作過(guò)程中重復(fù)性差、 精度難以控制等問題，實(shí)現(xiàn)快速制備錐形微納光纖的一種錐形微納光纖制備裝置。
[0005] 本實(shí)用新型設(shè)有光纖夾具、三維調(diào)節(jié)架、夾持頭、加熱部件、溫度控制器、電極板、 高壓電源；
[0006] 所述光纖夾具由三維調(diào)節(jié)架固定；夾持頭設(shè)于光纖夾具下端并堅(jiān)直伸入加熱部件 內(nèi)，夾持頭接地；光纖通過(guò)光纖夾具夾持并從夾持頭伸出，光纖尾端伸入加熱部件的加熱區(qū) 域；加熱部件內(nèi)設(shè)有支承件、溫度傳感器、加熱器，加熱器和溫度傳感器均與溫度控制器電 連接，加熱部件對(duì)光纖尾端加熱；電極板設(shè)在夾持頭下方，電極板與高壓電源輸出端電連 接。
[0007] 所述光纖，可采用塑料光纖，其原料可為PMMA、PS等，也可以為光纖預(yù)制棒。
[0008] 所述光纖夾具，可以選用帶有光纖槽的光纖導(dǎo)軌條或光纖夾持器，起固定、夾持光 纖的作用。
[0009] 所述三維調(diào)節(jié)架，可以調(diào)整夾持頭在加熱器中的位置，從而固定光纖伸入加熱區(qū) 域的位置。
[0010] 所述夾持頭，采用導(dǎo)電材料制成，夾持頭接地，光纖尾端伸出夾持頭5?20mm長(zhǎng) 度。 toon] 所述加熱器和溫度傳感器可由絕熱保溫支承件支承；所述加熱器最好為環(huán)形加熱 絲，環(huán)形加熱絲的圈數(shù)最好為1?5圈，加熱區(qū)域集中。所述溫度傳感器，可以選用溫度探 頭或熱電偶。
[0012] 所述電極板與夾持頭的間距可以在1?10cm之間調(diào)整。
[0013] 所述高壓電源，使夾持頭與電極板之間產(chǎn)生靜電場(chǎng)，其電壓輸出范圍為10? 80kV。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下效益：
[0015] 1)設(shè)備簡(jiǎn)單、容易操作，只需簡(jiǎn)單的裝置就可以在短時(shí)間內(nèi)制備出微米、納米級(jí)別 的錐形光纖；
[0016] 2)通過(guò)靜電力的作用進(jìn)行光纖拉錐，其錐形結(jié)構(gòu)理想；
[0017] 3)控制加熱器的加熱溫度、裝置的電場(chǎng)力等工藝參數(shù)可以對(duì)錐形光纖的粗、細(xì)端 直徑、錐度、表面品質(zhì)進(jìn)行精確控制，可重復(fù)性高。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中加熱部件的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。
[0021] 參見圖1和2,本實(shí)用新型實(shí)施例設(shè)有光纖夾具、三維調(diào)節(jié)架2、夾持頭5、加熱部件 7、溫度控制器1、電極板8、高壓電源6。
[0022] 所述光纖夾具由三維調(diào)節(jié)架2固定；夾持頭5設(shè)于光纖夾具下端并堅(jiān)直伸入加熱 部件7內(nèi)，夾持頭5接地；光纖4通過(guò)光纖夾具夾持并從夾持頭5伸出，光纖4尾端伸入加 熱部件7的加熱區(qū)域；加熱部件7內(nèi)設(shè)有支承件7-1、溫度傳感器7-2、加熱器7-3,加熱器 7-3和溫度傳感器7-2均與溫度控制器1電連接，加熱部件7對(duì)光纖4尾端加熱；電極板8 設(shè)在夾持頭5下方，電極板8與高壓電源6輸出端電連接。
[0023] 所述光纖4,可采用塑料光纖，其原料可為PMMA、PS等，也可以為光纖預(yù)制棒。
[0024] 所述光纖夾具，可以選用帶有光纖槽的光纖導(dǎo)軌條或光纖夾持器，起固定、夾持光 纖的作用。
[0025] 所述三維調(diào)節(jié)架2,可以調(diào)整夾持頭在加熱器中的位置，從而固定光纖伸入加熱區(qū) 域的位置。
[0026] 所述夾持頭，采用導(dǎo)電材料制成，夾持頭接地，光纖尾端伸出夾持頭5?20mm長(zhǎng) 度。
[0027] 所述加熱器和溫度傳感器可由絕熱保溫材料支承件7-1支承；所述加熱器最好為 環(huán)形加熱絲，加熱絲的圈數(shù)最好為1?5圈，加熱區(qū)域集中。所述溫度傳感器，可以選用溫 度探頭或熱電偶。
[0028] 所述電極板與夾持頭的間距可以在1?10cm之間調(diào)整。
[0029] 所述高壓電源，使夾持頭與電極板之間產(chǎn)生靜電場(chǎng)，其電壓輸出范圍為10? 80kV。
[0030] 溫度傳感器7-2選用熱電偶；光纖夾具選用光纖夾持器3 ;加熱器7-3選用加熱 絲。
[0031] 光纖夾持器3由三維調(diào)節(jié)架2固定，夾持頭5設(shè)于光纖夾持器3下端，夾持頭5堅(jiān) 直伸入加熱部件7并接地；光纖4通過(guò)光纖夾持器3的夾持從夾持頭5伸出并固定在加熱 部件7的加熱區(qū)域，光纖4尾端在加熱區(qū)域中的位置可以通過(guò)調(diào)整三維調(diào)節(jié)架2進(jìn)行精密 控制；加熱部件7的結(jié)構(gòu)如圖2所示，加熱部件7內(nèi)部設(shè)有加熱絲和熱電偶，加熱絲和熱電 偶均與溫度控制器1電連接；熱電偶可以檢測(cè)加熱區(qū)域的溫度，并向溫度控制器1發(fā)送溫度 信息，溫度控制器1接收到溫度反饋值后控制加熱絲的加熱效果，使光纖4尾端處于穩(wěn)定的 溫度環(huán)境；夾持頭5下方設(shè)有電極板8,電極板8接高壓電源6輸出端。
[0032] 所述加熱絲，選用單圈加熱絲，加熱效果集中。
[0033] 所述加熱部件7,支承件7-1和加熱絲固定塊7-4均為保溫絕熱材料制成。支承件 7-1為"T"型結(jié)構(gòu)，加熱絲設(shè)于加熱部件7下端對(duì)光纖4尾端集中加熱，減少對(duì)夾持頭5附 近無(wú)需拉錐的光纖部分的加熱效果。
[0034] 為了更好地理解本實(shí)用新型，下面闡述本實(shí)施例制備錐形微納光纖的具體步驟：
[0035] 1)將光纖4裝入光纖夾持器3,光纖4尾端露出夾持頭5?20mm ;
[0036] 2)調(diào)節(jié)三維調(diào)節(jié)架2,從而調(diào)整夾持頭5的位置，使光纖4尾端處于加熱絲的加熱 區(qū)域；
[0037] 3)調(diào)節(jié)電極板8與夾持頭5之間的距離；
[0038] 4)設(shè)定溫度控制器1，控制加熱絲對(duì)光纖4尾端的加熱效果，使光纖4尾端處于穩(wěn) 定的溫度場(chǎng)；
[0039] 5)當(dāng)光纖4尾端達(dá)到穩(wěn)定的熔融狀態(tài)時(shí)，設(shè)定高壓電源6的輸出電壓，這時(shí)，熔融 狀態(tài)的光纖4尾端處于夾持頭5與電極板8之間形成的強(qiáng)電場(chǎng)之中，并在溫度場(chǎng)、電場(chǎng)力的 作用下形成錐形微納光纖。
【權(quán)利要求】
1. 一種錐形微納光纖制備裝置，其特征在于設(shè)有光纖夾具、三維調(diào)節(jié)架、夾持頭、加熱 部件、溫度控制器、電極板、高壓電源； 所述光纖夾具由三維調(diào)節(jié)架固定；夾持頭設(shè)于光纖夾具下端并堅(jiān)直伸入加熱部件內(nèi)， 夾持頭接地；光纖通過(guò)光纖夾具夾持并從夾持頭伸出，光纖尾端伸入加熱部件的加熱區(qū)域； 加熱部件內(nèi)設(shè)有支承件、溫度傳感器、加熱器，加熱器和溫度傳感器均與溫度控制器電連 接，加熱部件對(duì)光纖尾端加熱；電極板設(shè)在夾持頭下方，電極板與高壓電源輸出端電連接。
2. 如權(quán)利要求1所述一種錐形微納光纖制備裝置，其特征在于所述光纖夾具，選用帶 有光纖槽的光纖導(dǎo)軌條或光纖夾持器。
3. 如權(quán)利要求1所述一種錐形微納光纖制備裝置，其特征在于所述光纖尾端伸出夾持 頭5?20mm〇
4. 如權(quán)利要求1所述一種錐形微納光纖制備裝置，其特征在于所述加熱器和溫度傳感 器由絕熱保溫支承件支承。
5. 如權(quán)利要求1所述一種錐形微納光纖制備裝置，其特征在于所述加熱器為環(huán)形加熱 絲。
6. 如權(quán)利要求5所述一種錐形微納光纖制備裝置，其特征在于所述環(huán)形加熱絲的圈數(shù) 為1?5圈。
7. 如權(quán)利要求1所述一種錐形微納光纖制備裝置，其特征在于所述溫度傳感器為熱電 偶。
8. 如權(quán)利要求1所述一種錐形微納光纖制備裝置，其特征在于所述電極板與夾持頭的 間距為1?l〇cm。
9. 如權(quán)利要求1所述一種錐形微納光纖制備裝置，其特征在于所述高壓電源的電壓輸 出范圍為10?80kV。
【文檔編號(hào)】C03B37/025GK203845944SQ201420287666
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】鄭高峰, 王士虎, 王偉 申請(qǐng)人:廈門大學(xué)