CN100492075C - 热扩散光纤的制备方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热扩散光纤的制备方法及其装置。一种热扩散光纤的制备方法，包括以下步骤：(1)将光纤阵列固定在夹具内，光纤之间留有间隙；(2)光纤阵列的两侧边分别固定至少一根耐高温、传热性能好的条状物；(3)将光纤阵列连同夹具固定在两个相向的微型加热器中间；(4)通过微型加热器加热光纤阵列，加热时间约为30～60分钟，同时光纤阵列需扩散的部分在微型加热器间来回移动。实现上述制备方法的装置，关键在于夹具的特殊设计。本发明方法工艺简单，操作容易，可一次同时制作多根TEC光纤，最大模场直径可达约55μm，同一制作过程的模场直径误差小于5%。

Description

热扩散光纤的制备方法及其装置
技术领域
本发明涉及热扩散光纤的制备方法及装置。
背景技术
近年来，随着光通信技术的发展，对光器件提出了越来越高的要求，这些器件在耦合连接时，尤其是在大规模波导阵列耦合中，采用普通光纤，要实现阵列中所有通道的快速精确耦合对准是很困难的。而且光纤之间、光纤与其它波导器件之间的耦合，也较为困难。
单模光纤在加热时，纤芯中的锗(Ge)向包层扩散，从而改变光纤的模场直径，这样的光纤称为热扩散光纤(TEC)，是一种增加耦合效率的光纤。1988年，日本东北大学(TohokuUniversity)的S.Kawakami提出了采用微型加热器(micro burner)制备TEC光纤的方法，这种方法在日本的NTT等大公司被广泛采用。该方法使用丙烷和氧气的混合气体为燃料，将单模光纤固定在两个相向的微型加热器(micro burner)中央，通过单模光纤的来回移动，制备不同模场直径的TEC光纤，但每次只能制作一根TEC光纤，成本较高，限制了TEC光纤在光通信领域中的应用。
1994年，日本东北大学的O.Hanaizumi和S.Kawakami等采用电阻加热炉来制作TEC光纤，该方法可以同时制作多根TEC光纤，但耗时较长(约45小时)，且模场直径不均匀，此技术没有进一步发展。
现有的制备TEC光纤技术中，日本NTT等大公司采用的微型加热器(micro burner)，在制备TEC光纤，每次只能制作一根TEC光纤，成本较高。日本东北大学(Tohoku University)的O.Hanaizumi和S.Kawakami等采用电阻加热炉，虽然可同时制备多根TEC光纤，但该方法加热时间较长(约45小时)，且模场直径不均匀，没有实际应用。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种热扩散光纤的制备方法，该方法工艺简单，能同时制备多根TEC光纤，成本低廉。
本发明的另一个目的是提供一种实现上述制备方法的装置。
实现本发明的第一个发明目的的技术方案如下。
一种热扩散光纤的制备方法，包括以下步骤：
(1)将光纤阵列固定在夹具内，光纤之间留有间隙；
(2)光纤阵列的两侧边分别固定至少一根耐高温、传热性能好的条状物；
(3)将光纤阵列连同夹具固定在两个相向的微型加热器中间；
(4)通过微型加热器加热光纤阵列，加热时间为30～60分钟；
(5)光纤阵列需扩散的部分在微型加热器间来回移动。
在光纤阵列的两侧边至少固定一根传热性能较好的条状物，条状物为金属丝(铂丝或其它耐高温的贵金属)，以便光纤阵列在加热过程中有一个相对稳定的温场。条状物也可以是热辐射性能较好的大直径石英光纤。
使用丙烷和氧气的混合气体为燃料，让光纤阵列在两个相向的微型加热器中央来回移动，通过单模光纤的来回移动，单模光纤阵列的一定区域被加热。在加热区域内纤芯中的锗(Ge)向包层扩散，模场直径扩大。
采用上述方法，若采用4×3的光纤阵列，可一次同时制备12根TEC光纤，最大模场直径可达约55μm，同一制作过程的模场直径误差小于5％。
实现本发明的第二个发明目的的技术方案如下：
一种实现上述制备方法的装置，包括两个相向的微型加热器、一对夹具；所述夹具固定于导轨上，所述夹具包括至少两层层夹板，夹板上有至少一个圆弧形凹孔，相邻两块夹板上的圆弧形凹孔形成用于固定光纤的圆孔；所述夹具上还设置了用于固定条状物的孔。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明采用微型加热器(micro burner)可以同时制备多根TEC光纤，工艺简单，同时能制备多根模场直径为55μm的TEC光纤，耗时约为50分钟，大大提高了效率，降低了成本。
附图说明
图1为TEC光纤制作示意图；
图中，1为微型加热器(micro burner)；2为未加热区光纤截面；3为加热区光纤截面；
图2为夹具示意图；
图3是所制作的TEC光纤剖面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
采用本发明的技术，在光纤阵列的两边对称的固定一根铂丝形成相对稳定的温场，制作了3×3光纤阵列，混合气体的流速为4.2ml/s，氧气与丙烷气体的比例为2.3:1，光纤阵列的移动速度为1.30mm/s，加热时间为50分钟，制作的9根TEC光纤，模场直径基本相同，介于44.2～45.7μm之间。所制作的其中一根TEC光纤剖面图如图3所示，光纤的包层直径为120um，未加热部分的纤芯直径约为10um，受热中心部分的纤芯直径约为45.2um。
混合气体也可以为其它可燃气体与氧气混合，混合气体的流速也可以为其它值，最好是介于3～6ml/s之间，加热时间也可以根据需要进行调整，最好是介于30～60分钟之间。

Claims (5)

1、一种热扩散光纤的制备方法，包括以下步骤：
(1)将光纤阵列固定在夹具内，光纤之间留有间隙；
(2)光纤阵列的两侧边分别固定至少一根耐高温、传热性能好的条状物；
(3)将光纤阵列连同夹具固定在两个相向的微型加热器中间；
(4)通过微型加热器加热光纤阵列，加热时间约为30～60分钟；
(5)光纤阵列需扩散的部分在微型加热器间来回移动。
2、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的微型加热器采用丙烷和氧气的混合气体为燃料。
3、根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述混合气体中丙烷和氧气的混合比例为1：2.3。
4、根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述混合气体的流速为3～6ml/s。
5、一种实现权利要求1所述制备方法的装置，包括两个相向的微型加热器、一对夹具；所述夹具固定于导轨上，其特征在于所述夹具包括至少两层层夹板，夹板上有至少一个圆弧形凹孔，相邻两块夹板上的圆弧形凹孔形成用于固定光纤的圆孔；所述夹具上还设置了用于固定条状物的孔。
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