[发明专利]一种硫系玻璃锥形光纤的化学腐蚀制备方法

说明书

本发明公开的硫系玻璃锥形光纤的化学腐蚀制备方法，包括配制氢氧化钠溶液、硫系玻璃光纤涂覆层的去除、腐蚀装置的准备、硫系玻璃裸光纤的固定与保护、硫系玻璃裸光纤的化学腐蚀等步骤。本发明方法工艺简单、可操作性强、成本较低，通过合理的氢氧化钠溶液的质量浓度和化学腐蚀时间等工艺参数控制可制备得到较为光滑的锥形光纤表面，且制备得到的硫系玻璃光纤的包层外径可控、可调，而硫系玻璃光纤的纤芯外径保持不变，损耗较低；利用本发明方法制备的硫系玻璃锥形光纤制作的光纤传感器对弯曲、温度、应变及折射率等非常敏感，成本较低，且光纤传感器制作简单、可控性好、效率高，可以实现大批量的生产，在光纤通信和传感领域具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种硫系玻璃锥形光纤的制备方法，具体是一种硫系玻璃锥形光纤的化学腐蚀制备方法。

背景技术

锥形光纤是通过物理或化学的方法使光纤形成锥区的光纤。根据锥形光纤直径的不同，会有不同百分比的光场在光纤之外以倏逝波的形式传播，这部分倏逝波可以感知外界环境某些参量的变化，从而显著提高此类光纤传感器的灵敏度及响应速度，使其在传感应用中更具优势。

目前制备锥形光纤的方法主要是熔融拉锥法。熔融拉锥法制作的锥形光纤的特点是光纤的包层和纤芯的直径沿光纤轴向均逐渐变细，一般可认为在整个锥区包层和纤芯的直径之比保持恒定。这种方法工艺简单、可操作性强、重复性好、精确度高，但是熔融拉锥的过程中光纤的纤芯和包层的直径会同时缩小，即在锥化光纤包层的同时，纤芯直径也被缩小，这在一些希望保持纤芯直径不变的实验或应用中是不被允许的。同时熔融拉锥法的损耗也较高，尤其对于红外波段使用的硫系玻璃光纤而言，存在机械强度低、易断裂、加热时易氧化等问题，严重制约了硫系玻璃拉锥光纤的制备效率和质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种工艺简单、可操作性强、损耗和成本较低的硫系玻璃锥形光纤的化学腐蚀制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种硫系玻璃锥形光纤的化学腐蚀制备方法，包括以下步骤：

(1)配制氢氧化钠溶液

配制一定浓度的氢氧化钠溶液适量，冷却至室温，备用；

(2)硫系玻璃光纤涂覆层的去除

准备一硫系玻璃光纤，该硫系玻璃光纤的结构包括纤芯、包层和涂覆层，纤芯和包层均由硫系玻璃制成，涂覆层为高分子聚合物层；

截取一段硫系玻璃光纤，浸泡在二甲基乙酰胺中，除去硫系玻璃光纤表面的涂覆层，得到裸光纤，再将裸光纤浸泡在酒精中，洗去裸光纤表面残留的二甲基乙酰胺，然后取出裸光纤，擦拭清洁裸光纤表面，备用；

(3)腐蚀装置的准备

准备一腐蚀装置，该腐蚀装置包括容器、碱液供应单元和碱液收集单元，所述的容器内开设有导液通道，所述的容器的上部设置有贯穿所述的容器长度方向的下凹的第一定位槽、第二定位槽和凹槽，所述的凹槽与所述的导液通道上下相通，所述的凹槽的宽度大于所述的导液通道的外径，所述的凹槽的长度与待制备的锥形光纤的锥区长度相适配，所述的第一定位槽和所述的第二定位槽分别设置在所述的凹槽的两侧并分别与所述的凹槽水平相通，所述的第一定位槽的轴线和所述的第二定位槽的轴线在同一直线上，且所述的第一定位槽的轴线和所述的第二定位槽的轴线的连线横穿所述的凹槽，所述的第一定位槽和所述的第二定位槽的宽度分别与所述的裸光纤的外径相适配，所述的碱液供应单元的出液口与所述的导液通道的一端相通，所述的导液通道的另一端与所述的碱液收集单元的进液口相通；所述的碱液供应单元用于向所述的导液通道连续通入氢氧化钠溶液，所述的碱液收集单元用于收集所述的导液通道排出的氢氧化钠溶液；所述的容器的上方悬设有与计算机相连的CCD相机，所述的CCD相机的镜头朝下并正对所述的凹槽；

(4)硫系玻璃裸光纤的固定与保护