一種錐形微納光纖製備裝置製造方法
2023-07-03 08:19:01 1
一種錐形微納光纖製備裝置製造方法
【專利摘要】一種錐形微納光纖製備裝置，涉及一種光纖製備裝置。提供能夠有效解決錐形微納光纖在製作過程中重複性差、精度難以控制等問題，實現快速製備錐形微納光纖的一種錐形微納光纖製備裝置。設有光纖夾具、三維調節架、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節架固定；夾持頭設於光纖夾具下端並豎直伸入加熱部件內，夾持頭接地；光纖通過光纖夾具夾持並從夾持頭伸出，光纖尾端伸入加熱部件的加熱區域；加熱部件內設有支承件、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，加熱部件對光纖尾端加熱；電極板設在夾持頭下方，電極板與高壓電源輸出端電連接。設備簡單、容易操作。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種光纖製備裝置，尤其是涉及一種錐形微納光纖製備裝置。 一種錐形微納光纖製備裝置
【背景技術】
[0002] 錐形微納光纖是指直徑隨著光纖呈線性變化的微納級別光纖，其光纖錐區具有區 別於普通光纖的耦合、偏振、傳輸和調製特性，所以在微納光學、近場光學、光纖傳感與檢測 等領域均有應用。
[0003] 通常採用熔拉法製備錐形微納光纖，熔拉法是指利用加熱設備對光纖進行局部加 熱，當光纖加熱段處於熔融狀態時在光纖兩端施加拉力，光纖將沿軸向變細，最後形成斷 面，從而得到錐形微納光纖。熔拉法具有方向性好、製備過程簡單以及製作成本低等優點， 但採用熔拉法製備錐形微納光纖會出現如下問題：一、光纖加熱段如果受熱不均將導致錐 形微納光纖出現不對稱結構，形成結構、應力、光學等方面的缺陷；二、熔拉法利用手工拉制 錐形微納光纖，需要操作人員反覆嘗試才能製備出理想的錐形光纖，可重複性不高；三、拉 制過程中，加熱溫度、拉制速度、環境溫度和環境氣流等條件都影響拉錐的效果，當光纖錐 區直徑漸變至微納米級別時，輕微的環境氣流波動、加熱區域的氣流衝擊都會造成光纖錐 區斷裂° (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處理中的應用[D].武漢：華中科技大學，2010年）
【發明內容】
[0004] 本實用新型的目的在於提供能夠有效解決錐形微納光纖在製作過程中重複性差、 精度難以控制等問題，實現快速製備錐形微納光纖的一種錐形微納光纖製備裝置。
[0005] 本實用新型設有光纖夾具、三維調節架、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節架固定；夾持頭設於光纖夾具下端並堅直伸入加熱部件 內，夾持頭接地；光纖通過光纖夾具夾持並從夾持頭伸出，光纖尾端伸入加熱部件的加熱區 域；加熱部件內設有支承件、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，加熱部件對光纖尾端加熱；電極板設在夾持頭下方，電極板與高壓電源輸出端電連 接。
[0007] 所述光纖，可採用塑料光纖，其原料可為PMMA、PS等，也可以為光纖預製棒。
[0008] 所述光纖夾具，可以選用帶有光纖槽的光纖導軌條或光纖夾持器，起固定、夾持光 纖的作用。
[0009] 所述三維調節架，可以調整夾持頭在加熱器中的位置，從而固定光纖伸入加熱區 域的位置。
[0010] 所述夾持頭，採用導電材料製成，夾持頭接地，光纖尾端伸出夾持頭5?20mm長 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形加熱 絲，環形加熱絲的圈數最好為1?5圈，加熱區域集中。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之間調整。
[0013] 所述高壓電源，使夾持頭與電極板之間產生靜電場，其電壓輸出範圍為10? 80kV。
[0014] 與現有技術相比，本實用新型具有以下效益：
[0015] 1)設備簡單、容易操作，只需簡單的裝置就可以在短時間內製備出微米、納米級別 的錐形光纖；
[0016] 2)通過靜電力的作用進行光纖拉錐，其錐形結構理想；
[0017] 3)控制加熱器的加熱溫度、裝置的電場力等工藝參數可以對錐形光纖的粗、細端 直徑、錐度、表面品質進行精確控制，可重複性高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018] 圖1為本實用新型實施例的結構示意圖。
[0019] 圖2為本實用新型實施例中加熱部件的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面結合具體實施例和附圖，進一步闡述本實用新型。
[0021] 參見圖1和2,本實用新型實施例設有光纖夾具、三維調節架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節架2固定；夾持頭5設於光纖夾具下端並堅直伸入加熱 部件7內，夾持頭5接地；光纖4通過光纖夾具夾持並從夾持頭5伸出，光纖4尾端伸入加 熱部件7的加熱區域；加熱部件7內設有支承件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對光纖4尾端加熱；電極板8 設在夾持頭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,可採用塑料光纖，其原料可為PMMA、PS等，也可以為光纖預製棒。
[0024] 所述光纖夾具，可以選用帶有光纖槽的光纖導軌條或光纖夾持器，起固定、夾持光 纖的作用。
[0025] 所述三維調節架2,可以調整夾持頭在加熱器中的位置，從而固定光纖伸入加熱區 域的位置。
[0026] 所述夾持頭，採用導電材料製成，夾持頭接地，光纖尾端伸出夾持頭5?20mm長 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 環形加熱絲，加熱絲的圈數最好為1?5圈，加熱區域集中。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之間調整。
[0029] 所述高壓電源，使夾持頭與電極板之間產生靜電場，其電壓輸出範圍為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由三維調節架2固定，夾持頭5設於光纖夾持器3下端，夾持頭5堅 直伸入加熱部件7並接地；光纖4通過光纖夾持器3的夾持從夾持頭5伸出並固定在加熱 部件7的加熱區域，光纖4尾端在加熱區域中的位置可以通過調整三維調節架2進行精密 控制；加熱部件7的結構如圖2所示，加熱部件7內部設有加熱絲和熱電偶，加熱絲和熱電 偶均與溫度控制器1電連接；熱電偶可以檢測加熱區域的溫度，並向溫度控制器1發送溫度 信息，溫度控制器1接收到溫度反饋值後控制加熱絲的加熱效果，使光纖4尾端處於穩定的 溫度環境；夾持頭5下方設有電極板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均為保溫絕熱材料製成。支承件 7-1為"T"型結構，加熱絲設於加熱部件7下端對光纖4尾端集中加熱，減少對夾持頭5附 近無需拉錐的光纖部分的加熱效果。
[0034] 為了更好地理解本實用新型，下面闡述本實施例製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)調節三維調節架2,從而調整夾持頭5的位置，使光纖4尾端處於加熱絲的加熱 區域；
[0037] 3)調節電極板8與夾持頭5之間的距離；
[0038] 4)設定溫度控制器1，控制加熱絲對光纖4尾端的加熱效果，使光纖4尾端處於穩 定的溫度場；
[0039] 5)當光纖4尾端達到穩定的熔融狀態時，設定高壓電源6的輸出電壓，這時，熔融 狀態的光纖4尾端處於夾持頭5與電極板8之間形成的強電場之中，並在溫度場、電場力的 作用下形成錐形微納光纖。
【權利要求】
1. 一種錐形微納光纖製備裝置，其特徵在於設有光纖夾具、三維調節架、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節架固定；夾持頭設於光纖夾具下端並堅直伸入加熱部件內， 夾持頭接地；光纖通過光纖夾具夾持並從夾持頭伸出，光纖尾端伸入加熱部件的加熱區域； 加熱部件內設有支承件、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，加熱部件對光纖尾端加熱；電極板設在夾持頭下方，電極板與高壓電源輸出端電連接。
2. 如權利要求1所述一種錐形微納光纖製備裝置，其特徵在於所述光纖夾具，選用帶 有光纖槽的光纖導軌條或光纖夾持器。
3. 如權利要求1所述一種錐形微納光纖製備裝置，其特徵在於所述光纖尾端伸出夾持 頭5?20mm〇
4. 如權利要求1所述一種錐形微納光纖製備裝置，其特徵在於所述加熱器和溫度傳感 器由絕熱保溫支承件支承。
5. 如權利要求1所述一種錐形微納光纖製備裝置，其特徵在於所述加熱器為環形加熱 絲。
6. 如權利要求5所述一種錐形微納光纖製備裝置，其特徵在於所述環形加熱絲的圈數 為1?5圈。
7. 如權利要求1所述一種錐形微納光纖製備裝置，其特徵在於所述溫度傳感器為熱電 偶。
8. 如權利要求1所述一種錐形微納光纖製備裝置，其特徵在於所述電極板與夾持頭的 間距為1?l〇cm。
9. 如權利要求1所述一種錐形微納光纖製備裝置，其特徵在於所述高壓電源的電壓輸 出範圍為10?80kV。
【文檔編號】C03B37/025GK203845944SQ201420287666
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年5月30日 優先權日:2014年5月30日
【發明者】鄭高峰, 王士虎, 王偉 申請人:廈門大學