[发明专利]一种用于光纤阵列熔融拉锥的电加热器

说明书

本发明公开了一种用于光纤阵列熔融拉锥的高温电加热器。包括电热丝、底座、支撑件和保护壳；两个支撑件上下正对间隔地水平固定在底座的一侧，电热丝依次在两个支撑件外周均匀螺旋缠绕形成弹簧状加热元件，每个弹簧状加热元件外侧均设置有保护壳，且两个弹簧状加热元件之间留有空隙，待拉锥对象沿垂直于支撑件的方向水平设置在两个弹簧状加热元件之间的空隙中。该电加热器升温速度快、温度调节精度高、温度分布稳定，可同时拉制1‑20根锥形光纤，显著提升了光纤熔融拉锥的成品率和一致性。

技术领域

本发明涉及光纤领域的一种加热器，尤其涉及一种用于光纤阵列熔融拉锥的电加热器。

背景技术

微纳光纤是一种新型光学导波器件，具有低传输损耗、强倏逝场、可调波导色散等优异的光学性质，在光学近场耦合、光学传感、光力操纵、以及光纤激光器等领域应用广泛。目前，微纳光纤通常由传统光纤熔融拉锥制备，产生的锥形光纤的腰区即微纳光纤。通过将密排的光纤阵列单次熔融拉锥制备成锥形光纤阵列，可用于实现高效耦合输入输出的多通道光芯片互连，有利于片上微纳光子器件的进一步微型化和集成化。此外，锥形光纤阵列可用于研制多点并行探测的光学传感器，具有高密度和可集成等优点，在高灵敏度的分布式传感等应用领域具有发展前景。

目前，关于锥形光纤阵列的制备技术尚不成熟。其中一个重要原因在于难以获取稳定性高且发热均一性好的小型化光纤加热源。例如，采用气体燃烧产生的高温火焰作为光纤加热源时，由于火焰本身温度分布不均，且易受气流扰动而导致温度不稳定，使得光纤阵列熔融拉锥的一致性较差，包括腰区直径、腰长、光纤透过率等。此外，易燃气体存在一定的安全隐患，相关设备的成本较高。另一种方案则是采用微型陶瓷电加热器作为熔融拉锥的加热源。然而，目前常用的陶瓷电加热器升温速度慢、单次拉制的光纤数量较少，一般为1-5根，且同样存在拉锥一致性差、维护成本高等问题。因此，如何研制一种稳定性高、可靠性强、拉锥一致性和重复性好的光纤阵列加热源是目前面临的一项关键技术挑战。

发明内容

本发明提供了一种用于光纤阵列熔融拉锥的电加热器，通过将缠绕成弹簧状的电阻丝通电来对光纤进行均匀加热。该电加热器升温速度快、温度调节精度高、温度分布稳定，最多可同时拉制20根锥形光纤，显著提升了光纤阵列熔融拉锥的成品率和一致性。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括电热丝、底座、支撑件和保护壳；两个所述支撑件上下正对间隔地水平固定在底座的一侧，所述电热丝依次在两个支撑件外周均匀螺旋缠绕形成弹簧状加热元件，每个弹簧状加热元件外侧均设置有保护壳，且两个所述弹簧状加热元件之间留有空隙，待拉锥对象沿垂直于支撑件的方向水平设置在两个弹簧状加热元件之间的空隙中。

所述保护壳靠近弹簧状加热元件的端面开设有凹槽，每个所述弹簧状加热元件通过保护壳开设的凹槽嵌入在保护壳内。

所述待拉锥对象包括在同一水平面内平行布置的多根待拉锥光纤，多根待拉锥光纤构成光纤阵列。

所述电热丝的两端连接在闭合电路中。

所述电热丝为镍铬丝或铂丝。

所述底座和支撑件为氧化铝陶瓷。

所述保护壳为莫来石。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的电加热器通过电源给电热丝供电发热，所需电压低于人体安全电压，且可简单地通过改变电源供电功率精确调节温度；

(2)相比火焰热源，电加热器不易受环境干扰，因此温度分布稳定性高，能有效保障光纤阵列熔融拉锥的成品率和一致性；

(3)由于陶瓷加热器中的陶瓷发热体急剧受热后会显著膨胀从而容易碎裂，因此需要缓慢升温和降温。而本发明使用的电热丝不存在碎裂风险，可迅速升温或降温；