CN107473581B - 光纤拉锥装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于光纤器件生产领域，提供了一种光纤拉锥装置及方法。光纤拉锥装置包括底板，用于提供支撑；旋转模块，设于所述底板上，用于旋转拉伸连接于旋转模块上的所述待处理的光纤；加热炉，设于所述底板上并与所述旋转模块并排设置，用于将所述待处理的光纤的一部分加热到熔融态以便拉伸；加热管，设于所述加热炉内，用于供所述待处理的光纤穿过以固定所述待处理的光纤并防止所述待处理的光纤位于加热管内的一部分在加热时被氧化。本发明还涉及基于光纤拉锥装置的光纤拉锥的方法，包括穿插、放置、缠绕、通气、加热、拉伸等步骤。本发明装置实现了微纳级光纤的实验室制造，降低了光纤拉锥装置的成本，适合实验研究中使用。

Description

光纤拉锥装置及方法
技术领域
本发明涉及光纤器件生产领域，特别是涉及一种光纤拉锥装置及方法。
背景技术
目前，随着微纳光纤的不断推广以及其本身所具有的突出特性，越来越多的制造商对其制造工艺产生了极大的兴趣。现在普遍对于微纳光纤的制造工艺是通过拉锥改变光纤的形状、光学性能。光纤拉锥技术是制作微纳光纤的一种极为简便的方法，其基本流程是先将两根已去除涂覆层的光纤以一定方式靠拢，利用氢氧焰或电阻加热炉加热使其相互连接并处于熔融状态，随后在其两端以一定的力度进行拉伸，在光纤中部获得微纳光纤。由于用于光纤拉锥的机器为氢氧焰加热型拉锥机，CO2加热型拉锥机，电极加热型拉锥机等，这一类拉锥机主要是基于步进制电动机，其结构较为复杂，制造成本较高，不太实用于实验研究，所以在一定程度上限制了微纳光纤的广泛研究和应用。
发明内容
基于此，有必要针对拉锥机器结构复杂，制造成本较高，不太适用于实验研究的问题，提供一种光纤拉锥装置及方法。
一种光纤拉锥装置，用于对待处理光纤进行拉伸处理以形成微纳级的光纤，包括：
底板，用于提供支撑；旋转模块，设于所述底板上，用于旋转拉伸连接于旋转模块上的所述待处理的光纤；加热炉，设于所述底板上并与所述旋转模块并排设置，用于将所述待处理的光纤的一部分加热到熔融态以便拉伸；加热管，设于所述加热炉内，用于供所述待处理的光纤穿过以固定所述待处理的光纤并防止所述待处理的光纤位于加热管内的一部分在加热时被氧化。
在一个实施例中，还包括用于防止光纤抖动的准直模块，所述准直模块设于所述底板上，所述准直模块位于所述旋转模块和所述加热炉之间。
在一个实施例中，所述准直模块的高度、所述加热炉的高度至少有一个能够调节；所述准直模块与所述旋转模块之间的距离、所述旋转模块与所述加热炉之间的距离、所述加热炉与所述准直模块的距离至少有一个能够调节。
在一个实施例中，所述准直板上开设有多条宽度不同的以容纳所述待处理的光纤的凹槽。
在一个实施例中，所述旋转模块包括用于将光纤固定在所述旋转模块的绕纤模块和用于提供旋转动力的旋转台，所述绕纤模块设于所述旋转台上。
在一个实施例中，所述绕纤模块的侧壁上开设有凹槽。
在一个实施例中，所述旋转模块的数量为两个，位于所述加热炉的两侧，用于分别与穿过所述加热管后的待处理光纤的两端连接。
在一个实施例中，所述加热管管包括进气孔和出气孔以及光纤出入孔。
本发明基于上述光纤拉锥装置还提供了一种的光纤拉锥方法，所述方法包括步骤：
将光纤穿过加热管的光纤出入孔；
将穿过所述加热管后的光纤通过准直模块；
将从所述准直模块中出来的光纤缠绕在旋转模块上，调节所述旋转模块的位置；
向所述加热管通入惰性气体；
通过所述加热炉对光纤进行加热，通过所述旋转模块对光纤进行拉伸。
上述光纤拉锥装置及方法，通过采用旋转模块这种简单构造的部件代替了步进制电机这种结构复杂的部件，克服了电机结构较为复杂，制造成本较高的问题，因为光纤拉锥装置采用了底板、加热炉、加热管、旋转模块等实验室常见的部件，克服了不太适用于实验研究的问题，进而达到了制造简单，方便实验研究，降低成本的目的。
附图说明
图1为一个实施例中光纤拉锥装置结构示意图；
图2为另一个实施例中光纤拉锥装置结构示意图；
图3为一个实施例中旋转模块的结构示意图；
图4为一个实施例中加热管的结构示意图；
图5为一个实施例中准直模块的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
如图1所示的为一个实施例中光纤拉锥装置的示意图。一种光纤拉锥装置，用于对待处理的光纤进行拉伸处理以形成微纳级的光纤，包括：底板100，用于提供支撑；旋转模块200，设于底板100上，用于旋转拉伸连接于旋转模块200上的待处理的光纤；加热炉300，设于底板100上并与旋转模块200并排设置，用于将待处理光纤的一部分加热到熔融态以便拉伸；加热管400，设于加热炉300内，用于供待处理的光纤穿过以固定待处理的光纤、并防止待处理的光纤位于加热管400内的一部分在加热时被氧化。
在一个实施例中，底板100可以是长方形、正方形、菱形或圆形等形状，底板100可以是光学面包板、蜂窝面包板等。
如图2所示，在一个实施例中，旋转模块200可以包括用于提供动力的旋转台220和用于将待处理光纤一端固定的绕纤模块210。绕纤模块210为一圆柱体结构，绕纤模块210的侧壁上还可以开设凹槽。旋转台220可以是电动旋转台、手动旋转台等。绕纤模块210与旋转台220的连接方式包括螺纹连接、焊接中的至少一种。旋转模块200与底板100的连接方式包括销接、焊接中的至少一种。旋转模块200的数量优选为两个，分别位于加热炉300的两侧，用于分别与穿过加热管400后的待处理光纤的两端连接。
在一个实施例中，加热炉300可以为内部中空的圆柱体，加热炉300可以是电阻加热炉，加热炉300的轴线与底板100平行，加热炉300通过接杆与底板100连接。
如图3所示，在一个实施例中，加热管400可以设有进气孔410、出气孔420以及光纤出入孔430。加热管400通过可调光阑固定在加热炉300的内部，加热管400的轴线与加热炉300的炉体轴线重合。
可以理解，作为优选的实施方式，底板100为光学面包板，形状为长方形。旋转模块200的旋转台220为电动旋转台，旋转模块200销接固定在底板100上，绕纤模块210与旋转台220焊接固定在一起。加热炉300为电阻加热炉，加热炉300销接固定在底板100上。加热管400为石英管，并通过可调光阑固定在加热炉300内，加热管400用于固定去除涂覆层的裸纤和防止裸纤的氧化，并且有效避免高温下加热管400在加热过程中出现爆裂的情形发生。
在一个实施例中，底板100的形状或大小可调，即可以根据两个旋转模块200之间的长度可调以提供支撑，也可以根据待处理的光纤的长度可调以获取不同长度的微纳级光纤。旋转模块200的旋转台220的旋转速度可以根据待处理光纤的拉伸程度进行控制。旋转模块200与加热炉300之间的距离可以通过拆卸加热炉300与底板100连接的接杆来调节。旋转模块200的高度可以通过调节绕纤模块210与旋转台220之间的距离来实现，加热炉300的高度通过调节接杆与加热炉300之间的距离来实现。
上述实施例因为采用了加热炉、旋转模块的结合方式实现了微纳级光纤的实验室制造，克服了现有电机结构较为复杂，制造成本较高，不太适用于实验研究的问题，进而达到了制造简单，方便实验研究，降低成本的目的。
如图4所示的为另一个实施例的光纤拉锥装置的结构示意图。一种光纤拉锥装置，用于对待处理的光纤进行拉伸处理以形成微纳级的光纤，包括：底板100，用于提供支撑；旋转模块200，设于底板100上，用于旋转拉伸连接于旋转模块200上的待处理的光纤；加热炉300，设于底板100上并与旋转模块200并排设置，用于将待处理光纤的一部分加热到熔融态以便拉伸；加热管400，设于加热炉300内，用于供待处理的光纤穿过以固定待处理的光纤、并防止待处理的光纤位于加热管400内的一部分在加热时被氧化；准直模块500，设于底板100上，用于防止光纤的上下左右抖动。
在一个实施例中，底板100可以是长方形、正方形、菱形或圆形等形状，底板100可以是光学面包板、蜂窝面包板等。
如图5所示，在一个实施例中，准直模块500包括用于支撑的支架510和用于实现光纤准直的准直板520以及连接支架510和准直板520的接杆530。准直模块500与底板100的连接方式包括销接、焊接中的至少一种。准直板520可以是铁块、不锈钢块等。准直板520的形状可以是正方形、长方形、菱形等形状。准直板520上开设有多条宽度不同并略大于不同直径尺寸光纤的凹槽线，凹槽线与底板100平行，并且与加热炉300的轴线平行。
可以理解，作为优选的实施方式，底板100为光学面包板，形状为长方形。旋转模块200的旋转台220为电动旋转台，旋转模块200销接固定在底板100上，绕纤模块210与旋转台220焊接固定在一起。加热炉300为电阻加热炉，加热炉300销接固定在底板100上。加热管400为石英管，并通过可调光阑固定在加热炉300内，加热管400用于固定去除涂覆层的裸纤和防止裸纤的氧化，并且有效避免高温下加热管400在加热过程中出现爆裂。准直模块500的准直板520为铁块，形状为正方形，准直模块500销接固定在底板100上。
在一个实施例中，底板100的形状或大小可调，即可以根据两个旋转模块200之间的长度可调以提供支撑，也可以根据待处理的光纤的长度可调以获取不同长度的微纳级光纤。旋转模块200的旋转台220的速度可以根据待处理光纤的拉伸程度进行控制。旋转模块200与加热炉300之间的距离可以通过拆卸加热炉300与底板100连接的接杆来调节，旋转模块200的高度可以通过调节绕纤模块210与旋转台220之间的距离来实现。加热炉300的高度通过调节接杆与加热炉300之间的距离来实现，准直模块500的高度可以通过调节接杆510与准直板520之间的距离来实现。准直模块500的数量优选为两个，准直模块500位于旋转模块200与加热炉300之间。准直模块500与旋转模块200之间的距离可以通过拆卸准直模块500与底板100连接的接杆来调节，准直模块500与加热炉300之间的距离可以通过拆卸准直模块500与底板100连接的接杆来调节，还可以通过拆卸加热炉300与底板100连接的接杆来调节。
上述实施例因为采用了加热炉、旋转模块的结合方式实现了微纳级光纤的实验室制造，因为增加了准直模块，还有效的降低光纤拉伸时的上下左右地抖动，准直板采用铁块，有效地降低了成本，并且克服了现有电机结构较为复杂，制造成本较高，不太适用于实验研究的问题，进而达到了制造简单，方便实验研究，降低成本的目的。
在一个实施例中，基于上述光纤拉锥装置，包括：底板100，用于提供支撑；旋转模块200，设于底板100上，用于旋转拉伸连接于旋转模块200上的待处理的光纤；加热炉300，设于底板100上并与旋转模块200并排设置，用于将待处理光纤的一部分加热到熔融态以便拉伸；加热管400，设于加热炉300内，用于供待处理的光纤穿过以固定待处理的光纤并防止待处理的光纤位于加热管400内的一部分在加热时被氧化；准直模块500，设于底板100上，用于防止光纤的上下左右抖动。
还提供一种光纤拉锥方法，包括步骤：
将光纤穿过加热管的光纤出入孔；
将穿过所述加热管后的光纤通过准直模块；
将从所述准直模块中出来的光纤缠绕在旋转模块上，调节所述旋转模块的位置；
向所述加热管通入惰性气体；
通过所述加热炉对光纤进行加热，通过所述旋转模块对光纤进行拉伸。
具体地，将一根中部去除涂覆层的光纤穿过加热管前后两端的光纤出入孔，并将加热管通过可调光阑固定在加热炉上，加热炉固定在底板上；将穿过加热管后的光纤的两端通过两个准直模块中的凹槽线，保证光纤的准直拉伸，降低拉伸过程中的上下左右抖动；将从准直模块中出来的光纤两端缠绕在旋转模块上，调节旋转模块位置并固定在底板上，使光纤与绕纤模块的圆周相切；在加热管的进气孔通入一定量的惰性气体，控制气体的循环流动，通过出气口排出残余空气，防止光纤在高温状态下的氧化；通过加热炉对光纤进行加热，光纤软化后，启动旋转模块的旋转台，给绕纤模块提供动力，对光纤的进行拉伸，当光纤拉伸完毕后，关闭旋转模块和加热炉；待光纤充分冷却后，停止惰性气体的加入，将冷却后的光纤从加热管中取出。
上述实施例因为采用了准直模块、加热炉、旋转模块的结合方式实现了微纳级光纤在实验室的制备，克服了现有电机结构较为复杂，制造成本较高，不太适用于实验研究的问题，进而达到了制造简单，方便实验研究，降低成本的目的。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种光纤拉锥装置，用于对待处理的光纤进行拉伸处理以形成微纳级的光纤，其特征在于，包括：
底板，用于提供支撑；
旋转模块，设于所述底板上，用于旋转拉伸连接于旋转模块上的所述待处理的光纤；其中，所述旋转模块包括用于将所述待处理光纤的一端固定并缠绕的绕纤模块和用于提供动力的电动旋转台，所述绕纤模块设于所述电动旋转台上；
加热炉，设于所述底板上并与所述旋转模块并排设置，用于将所述待处理光纤的一部分加热到熔融态以便拉伸；
准直模块，设于所述底板上，所述准直模块位于所述旋转模块和所述加热炉之间，所述准直模块用于防止光纤抖动；
加热管，设于所述加热炉内，用于供所述待处理的光纤穿过以固定所述待处理的光纤、并防止所述待处理的光纤位于加热管内的一部分在加热时被氧化。
2.根据权利要求1所述的光纤拉锥装置，其特征在于，所述准直模块的高度、所述加热炉的高度至少有一个能够调节；所述准直模块与所述旋转模块之间的距离、所述旋转模块与所述加热炉之间的距离、所述加热炉与所述准直模块的距离至少有一个能够调节。
3.根据权利要求1所述的光纤拉锥装置，其特征在于，所述准直模块包括用于支撑的支架和用于实现光纤准直的准直板以及连接所述支架和所述准直板的接杆。
4.根据权利要求3所述的光纤拉锥装置，其特征在于，所述准直板上开设有多条宽度不同的以容纳所述待处理光纤的凹槽。
5.根据权利要求1所述的光纤拉锥装置，其特征在于，所述绕纤模块的侧壁上开设有凹槽。
6.根据权利要求1所述的光纤拉锥装置，其特征在于，所述旋转模块的数量为两个，位于所述加热炉的两侧，用于分别与穿过所述加热管后的所述待处理光纤的两端连接。
7.根据权利要求1所述的光纤拉锥装置，其特征在于，所述加热管设有进气孔、出气孔以及光纤出入孔。
8.一种光纤拉锥方法，基于一种光纤拉锥装置，所述光纤拉锥装置包括：底板，用于提供支撑；旋转模块，设于所述底板上，用于旋转拉伸连接于旋转模块上的待处理的光纤；其中，所述旋转模块包括用于将所述待处理光纤的一端固定并缠绕的绕纤模块和用于提供动力的电动旋转台，所述绕纤模块设于所述电动旋转台上；加热炉，设于所述底板上并与所述旋转模块并排设置，用于将所述待处理的光纤的一部分加热到熔融态以便拉伸；加热管，设于所述加热炉内，用于供所述待处理的光纤穿过以固定所述待处理的光纤并防止所述待处理的光纤位于加热管内的一部分在加热时被氧化；准直模块，设于所述底板上，用于防止所述待处理光纤在拉伸过程中的抖动，所述准直模块位于所述旋转模块和所述加热炉之间；
所述方法包括步骤：
将光纤穿过加热管的光纤出入孔；
将穿过所述加热管后的光纤通过准直模块；
将从所述准直模块中出来的光纤缠绕在绕纤模块上，调节所述旋转模块的位置；
向所述加热管通入惰性气体；
通过所述加热炉对光纤进行加热，通过所述电动旋转台对光纤进行拉伸。
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