CN102180594B - 制备超长微光纤的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备微光纤的装置，它主要由一个步进电机、一个直流电机、一个光纤夹、一个三维微调架、一个聚焦透镜和一台CO2激光器组成；光纤夹固定在三维微调架上，直流电机通过固定装置连接到步进电机上，并在直流电机的轴上紧套一个缠绕棒，用来盘丝，CO2激光器作为加热装置。透镜将光束聚焦于光纤上；本发明制备微光纤的装置有较高的可重复性，可以通过控制拉力、激光加热功率、拉纤速度得到所需的微光纤。
Description
技术领域
本发明属于微光纤技术领域，尤其涉及一种制备直径为几微米的超长微光纤的装置。
背景技术
光纤的出现和光纤通信的发展，使得光纤作为一种传输介质，以光为载体，在通信、传感等方面实现了较好的应用。随着光纤技术的不断发展，光学器件开始向着微型化和集成化的趋势发展。微光纤能够将光限制在亚波长尺度内实现低损耗的传输，同时，它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。另外，微光纤还具有很好的机械强度和弯曲性能，非常适用于组装微光子学器件。
目前国际上最小直径的商用连续（长度>10米）光纤为德国肖特公司的30微米光纤。随着对光纤向微型化的进一步发展，需要制作出直径更小，长度更长的微光纤。目前，微光纤制备主要依靠手工拉伸和机械拉伸两类装置，但是已有的这两类装置均不能拉制很长的微光纤。这就需要发展一种新的装置，能够拉制长度更长的微光纤。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种制备超长微光纤的装置，该装置可以拉制出几十至数百米长且均匀性较好的光纤。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种制备超长微光纤的装置，它包括：CO2激光器、三维微调架、直流电机、缠绕棒、步进电机、重物、透镜和光纤夹；其中，所述光纤夹固定在三维微调架上，直流电机固定在步进电机上，缠绕棒紧套在直流电机的输出轴上，透镜将CO2激光器指示光束的焦斑位置调整到光纤上，光纤下端自然悬挂重物，缠绕棒的位置位于光纤夹的斜上方。
本发明的有益效果是：本发明制备超长微光纤的装置，利用了光纤拉制中的自终止效应，通过调节CO2激光的加热功率，直流电机盘丝的转速、步进电机的平动速度及拉力的大小来得到直径为几微米的超长光纤。
附图说明
图1是本发明制备超长微光纤的装置的结构原理示意图；
图2是运用这种装置拉制光纤，在缠绕棒上所绕得的微光纤示意图；
图中，CO2激光器1、三维微调架2、直流电机3、缠绕棒4、步进电机5、焦斑位置6、重物7、透镜8、光纤夹9、微光纤10。
具体实施方式
本发明制备超长微光纤的装置包括：CO2激光器1、三维微调架2、直流电机3、缠绕棒4、步进电机5、重物7、透镜8和光纤夹9。其中，光纤夹9固定在三维微调架2上，直流电机3固定在步进电机上，缠绕棒4紧套在直流电机3的输出轴上，并使其同心度良好，能够平稳的旋转。CO2激光器1作为加热装置，透镜8将CO2激光器1指示光束的焦斑位置6调整到光纤上，光纤下端自然悬挂重物7，缠绕棒4的位置位于光纤夹9的斜上方。
工作时，将单模光纤的涂覆层去掉，并在光纤底端悬挂一定的重物7作为拉力。将光纤用光纤夹9竖直夹住，自然下垂。调整CO2激光器1指示光束的焦斑位置6，使其位于光纤上。打开CO2激光器1，逐渐增大激光的加热功率，直至光纤软化并在重物拉力作用下自然下拉，得到长度一米左右的微光纤10。关闭CO2激光器1，将拉制好的微光纤10的一端缠绕于盘丝棒4上（如图2所示），另一端仍由光纤夹9夹住，底端悬挂原重物7。此时，光纤夹9的作用相当于一根导轨，如图1所示。调整步进电机5和直流电机3的速度，可以使微光纤10以螺旋形式进行盘丝。调节三维微调架2，使得指示光束的焦斑位置6位于微光纤10上。再次打开CO2激光器1，并打开步进电机5和直流电机3的电源，使得微光纤10被螺旋式绕于盘丝棒4上，同时带动微光纤10自动向上进料，维持光纤拉锥点在焦斑位置6，实现微光纤10的连续拉伸。通过控制CO2激光器1的激光加热功率和重物7拉力，就可以控制所拉伸的微光纤10的直径。
实施例
在拉制超长微光纤的过程中，激光的加热功率为6mw，直流电机的转速为18r/min，微光纤绕于盘丝棒一圈所用的时间约为3.3s，盘丝棒的直径为10mm，在绕制了二十分钟左右的时间后，可以拉制出约12m长的直径在4-5微米左右的长光纤，且均匀性较好，如图2所示。
本发明为超长微光纤的制备提供了一种重复性高的机械化拉制方法和装置，利用这种方法，能够拉制出直径为几微米的超长光纤，为光纤的制备、研究和应用做出了拓展。
Claims (1)
1.一种制备超长微光纤的装置，其特征在于，它包括：CO2激光器（1）、三维微调架（2）、直流电机（3）、缠绕棒（4）、步进电机（5）、重物（7）、透镜（8）和光纤夹（9）；其中，所述光纤夹（9）固定在三维微调架（2）上，直流电机（3）固定在步进电机上，缠绕棒（4）紧套在直流电机（3）的输出轴上，透镜（8）将CO2激光器（1）指示光束的焦斑位置（6）调整到光纤上，光纤下端自然悬挂重物（7），缠绕棒（4）的位置位于光纤夹（9）的斜上方。
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