[发明专利]一种基于电弧放电的石英毛细管微泡制作方法

说明书

本发明公开了一种基于电弧放电的石英毛细管微泡制作方法，该方法的主要步骤是：将一段末端裸纤石英毛细管水平放置在一对电极中央，用一对相向电极的电弧放电对毛细管和裸纤部分两侧使其加热熔融，同时毛细管另端连接一定气压气体，使毛细管局部软化部分（裸纤部分）在气压作用下旋转受热缓慢膨胀，最终在加热区形成适合大小的毛细管微泡和两个把柄的结构；本产品利用电弧放电方法制作石英毛细管微泡操作简单快速，设备成本低。

技术领域

本发明涉及一种基于电弧放电的石英毛细管微泡制作方法。

背景技术

熔接机电弧放电熔融技术已经成功地应用在许多基于光纤加工和应用。例如用于光通信中的光纤熔接。石英毛细管虽然内部是空芯但无论从外观和尺寸上还是材质上与光纤很相似，熔接机电弧放电加工技术同样适用于石英毛细管的微加工领域。近年来空心石英毛细管可广泛用于各种光微流光学器件制备上，例如使其加工成回音壁模式环形光学微腔和微气泡微腔，与其它光纤器件再进行全光器件组合而构成各种更高灵敏度光电传感器等。

因受到工艺限制目前制备石英毛细管微泡方法多使用以CO2激光为热源，通过精密调节的两路CO2光对准打到内有气压的石英毛细管两侧壁上加热膨胀而制成微泡，但该方法中CO2激光器光路调节复杂繁琐，成本也很高。S. Berneschi等人2011年9月在《OpticsLetters》第17期第36卷上发表了篇名为High Q silica microbubble resonatorsfabricated by arc discharge的文章，提出利用一种特制熔接机电弧放电装置并且制作出了外径为390微米的毛细管微泡。该装置使用电极在外部的熔接机，使用一个U形夹可以使两个电机旋转360°，毛细管处于电极中间加热，毛细管被放置在XY轴的平台上，并保持在一个垂直位置。通过控制电弧放电的持续时间和功率、气体压力、旋转速度、毛细管和电极之间的距离，可以实现可控一致可重复的毛细管微泡制备。但实际操作过程中需要一种定制熔接机造成成本非常昂贵。本发明提出一种利用普通商用熔接机电弧放电作为热源的制作石英毛细管微泡方法，克服上述缺点，这对石英毛细管微泡广泛应用领域有重要实用价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于电弧放电的石英毛细管微泡制作方法。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于电弧放电的石英毛细管微泡制作方法，。

该方法的主要步骤是：将一段末端裸纤石英毛细管水平放置在一对电极中央，用一对相向电极的电弧放电对毛细管和裸纤部分两侧使其加热熔融，同时毛细管另端连接一定气压气体，使毛细管局部软化部分（裸纤部分）在气压作用下旋转受热缓慢膨胀，最终在加热区形成适合大小的毛细管微泡和两个把柄的结构。

具体包括以下步骤：

1）毛细管准备过程和固定过程：取石英材质的毛细管，从某一端穿入两段粗管，并通过夹具把一个粗管和毛细管固定在熔接机固定台的V型槽内，并结合熔接机显示界面观察把末端调整至熔接机电弧放电聚焦加热处位置；通过电极一次手动电弧放电使毛细管末端加热熔融成小球以封闭阻塞毛细管一端后，把粗管与毛细管一起从固定台卸掉重新移至另一固定台上固定，再把剩下另一粗管与毛细管一起固定在固定台上，最后适当移动毛细管使其预加热膨胀部分（如有保护涂层去除该部分涂层）移至加热区处；

2）毛细管微泡制备过程：从毛细管的另一开口端通入气体，打开熔接机适当设置两个电极的放电强度和手动放电时间，确保毛细管在手动电弧放电加热和其内部持续气压作用下其熔融区部分缓慢熔融而膨胀，当按下熔接机手动电弧放电按钮开始加热时通过熔接机显示界面实时观察毛细管熔融区部分的形貌变化情况，若发现因受热不均而发生形变变化不对称时应即时手动旋转毛细管调整其受热位置，尽量使膨胀均匀，最后经5~8次手动电弧放电，得到所需规格尺寸的圆对称形状微泡，并停止电极的手动放电而结束微泡制备过程；