CN101445320A - 制备微纳光纤的装置 - Google Patents

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丁晔
王珊珊
杨青
童利民
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Abstract

本发明公开了一种制备微纳光纤的机械装置，它主要由两个步进电机、两个光纤夹和一个加热装置组成，两个光纤夹分别固定在两个步进电机上，加热装置位于两个步进电机中间。本发明制备微纳光纤的装置可以制备长100～500mm，直径400～1500nm的单锥形微纳光纤和长15～25mm，直径1μm～3μm的双锥形微纳光纤，且有较高的可重复性，可以通过控制拉伸的方式、氢气气流量的大小、光纤在火焰中放置的位置和拉伸的速度得到所需长度与直径的微纳光纤。

Description

制备微纳光纤的装置
技术领域
本发明涉及一种微纳光子学器件，尤其涉及一种制备微纳光纤的装置。
背景技术
微纳光纤能够将光限域在亚波长尺度内实现低损耗的传输，这为光学器件微型化以及微芯片间的光互连提供了可能；同时微纳光纤具有强倏逝场和高光功率密度等特点，能够实现高灵敏度的光传感和低阈值的非线性光学效应。这使得微纳光纤有较好的应用前景。
当前的微纳光纤制备基本都是手工制备。手工制备微纳光纤有一定的灵活性，但是可重复性很差。尤其是当拉制长度大于100mm的微纳光纤时，成功率很低。随着对微纳光纤研究的深入，亟需一种能够制备微纳光纤的装置。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种制备长度达分米量级的微纳光纤的装置，该装置能够通过参数设置控制光纤拉伸，且可重复性好。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种制备微纳光纤的装置，它主要由两个步进电机、两个光纤夹和一个加热装置组成，两个光纤夹分别固定在两个步进电机上，加热装置固定在两个步进电机中间。
本发明的有益效果是：本发明制备微纳光纤的装置可以制备长100～500mm，直径400～1500nm的单锥形微纳光纤和长15～25mm，直径1μm～3μm的双锥形微纳光纤，且有较高的可重复性，可以通过控制拉伸的方式、氢气气流量的大小、光纤在火焰中放置的位置和拉伸的速度得到所需的微纳光纤。
附图说明
图1是本发明制备微纳光纤的装置的结构原理示意图；
图2是两种拉伸方式下得到的微纳光纤的形状示意图；
图3是光纤放在氢氧焰外焰不同位置导致加热长度不同的示意图。
图4是直径在400纳米左右和长度为500mm的微纳光纤的照片；其中(a)是光学显微镜下直径约400nm的微纳光纤，(b)是长度为500mm的微纳光纤。
具体实施方式
如图1所示，本发明制备微纳光纤的装置主要由两个步进电机、两个光纤夹和一个加热装置组成，两个光纤夹分别固定在两个步进电机上，加热装置固定于两个步进电机中间。加热装置可以由氢气瓶和喷嘴连接组成，点燃喷嘴燃烧氢气，得到氢气火焰以加热光纤；也可以由水分解器和喷嘴连接组成，水分解器分解水并收集氢气，点燃喷嘴燃烧氢气，得到氢气火焰以加热光纤。步进电机可以采用卓立汉光公司的PSA300-11-X型电机。
工作时，将光纤夹持在两个光纤夹上，光纤夹之间的间距约2厘米，保证两步进电机的拉伸方向、光纤和加热装置在同一直线上。加热装置加热光纤，两步进电机向两侧拉伸光纤，将普通光纤拉制成所需的微纳光纤。
如图2所示，本发明制备微纳光纤的装置可以有两种拉伸方式：单边拉伸和双边拉伸。单边拉伸时，一侧步进电机固定不动，另一侧步进电机缓慢移动，如图2(b)所示，微纳光纤固定不动的步进电机一侧锥形过渡区域陡变，另一侧过渡区域缓变的；双边拉伸时，两侧步进电机向相反的方向拉伸，如图2(a)所示，双边拉伸将得到两侧锥形过渡区域缓变的微纳光纤。
如图3所示，本发明制备微纳光纤的装置中光纤在氢气外焰中放置的位置将影响加热区域的长度。如图3(a)所示，光纤放在靠近外焰的外围，则加热区长度较短，可以拉制较短的微纳光纤；如图3(b)所示，光纤放置在外焰中靠近内焰的地方，则加热区长度较大，可以拉制较长的微纳光纤。
本发明制备微纳光纤的装置中在加热装置中选定氢气气流量大小和加热区长度之后，平移台拉伸的速度会影响微纳光纤的形状。试验表明，在选定氢气气流量和加热区长度之后，会有一个合适的拉伸速度可以得到直径最细的微纳光纤，低于或者高于这个速度拉出的微纳光纤直径会变粗。
实施例
将普通单模光纤去除涂覆层之后，夹在两侧的光纤夹上。调整使两侧所夹光纤同高，且与平移台移动方向绝对平行。点燃氢氧焰，调整火焰位置，使光纤处在火焰中合适的位置。设定合适的拉伸速度，使平移台向两侧移动。若需要较长微纳光纤，选取单边拉伸；若所需微纳光纤较短，可以选取两边拉伸。
单边拉伸时，火焰外焰的加热长度约从2mm到4.5mm。调整光纤在火焰中的位置，使加热长度约为3mm时，拉伸100mm长，可得到直径约为2μm左右的微纳光纤；如图4所示，加热区长度变为4mm左右，拉伸500mm长，可得到直径在400纳米左右的微纳光纤。其中(a)是光学显微镜下直径约400nm的微纳光纤，(b)是长度为500mm的微纳光纤(图中绿色亮线)。双边拉伸时，加热长度约为3mm时，拉伸20mm长，可得到直径约为1.5μm的微纳光纤。
光纤拉伸结束，及时关闭火焰。双边拉伸时，两侧平移台停止拉伸时，关火稍微延迟对微纳光纤的损耗影响不是很大。通常用这种方法拉出的微纳光纤的损耗在20％以内。但是单边拉伸结束时，要及时关火，实验表明，若关火时间延迟1s，则微纳光纤的损耗会陡然增大到90％。
本发明制备微纳光纤的装置可通过控制拉伸方式、加热区长度、拉伸速度等因素，得到所需微纳光纤。

Claims (4)

1、一种制备微纳光纤的装置，其特征在于，它主要由两个步进电机、两个光纤夹和一个加热装置组成。两个光纤夹分别固定在两个步进电机上，加热装置固定在两个步进电机中间。
2、根据权利要求1所述制备微纳光纤的装置，其特征在于，所述加热装置由氢气瓶和喷嘴连接组成或由水分解器和喷嘴连接组成。
3、根据权利要求1所述制备微纳光纤的装置，其特征在于，所述装置可以制备长100～500mm左右，直径400～1500nm左右的单锥形微纳光纤。
4、根据权利要求1所述制备微纳光纤的装置，其特征在于，所述装置可以制备长15～25mm左右，直径1μm～3μm左右的双锥形微纳光纤。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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