[发明专利]一种不同锥腰的Ge-Sb-Se硫系拉锥光纤的制备方法

摘要

本发明公开了一种不同锥腰的Ge‑Sb‑Se硫系拉锥光纤的制备方法，利用特定的、易于操作的拉锥装置实现Ge‑Sb‑Se硫系拉锥光纤的拉制，拉锥时，夹具的第一夹板和第二夹板在磁力作用下吸合并通过两条软质橡胶条压紧光纤，对光纤的定位效果好，在不损伤光纤的同时可确保拉锥过程的顺利进行；此外，步进电机可控制光纤的拉锥速度，加热装置的加热面积可调，从而可相应加热不同长度的光纤区域，实现不同锥腰的Ge‑Sb‑Se硫系拉锥光纤的拉制，加热装置的控温精度为0.1℃，其三维位置由三维平移台调整，可提高对光纤加热的精确度。本发明方法步骤简单，易于操作，其锥区外径可控，可达到微纳米量级，纤芯直径可达到700~2000µm，锥区长度为3~20mm，锥区长度相比于传统的拉锥光纤大幅减少。

主权项

1.一种不同锥腰的Ge‑Sb‑Se硫系拉锥光纤的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)在惰性气体气氛保护环境下将柱状Ge‑Sb‑Se硫系玻璃光纤预制棒置于光纤拉丝塔上，加热拉制成外径为几百微米的Ge‑Sb‑Se硫系玻璃光纤；2)准备一套拉锥装置，所述的拉锥装置包括步进电机、夹具、三维平移台和加热装置，所述的夹具用于夹紧Ge‑Sb‑Se硫系玻璃光纤的两端，所述的步进电机用于控制Ge‑Sb‑Se硫系玻璃光纤的拉锥速度，所述的加热装置用于加热Ge‑Sb‑Se硫系玻璃光纤，所述的加热装置的加热面积可调，所述的加热装置安装在所述的三维平移台上，所述的加热装置的加热温度通过控温精度为0.1℃的温控箱控制，所述的三维平移台用于调整所述的加热装置的三维位置；所述的加热装置包括多块金属块、两根陶瓷电阻棒和感温线，每块所述的金属块通过连杆与所述的三维平移台相连，每块所述的金属块上开设有两个电阻棒安装孔、一个温感线安装孔和一个螺纹孔，所述的两根陶瓷电阻棒的一端分别可拆卸地插设在所述的两个电阻棒安装孔内，所述的两根陶瓷电阻棒的另一端连接有电源，所述的感温线的一端可拆卸地插设在所述的温感线安装孔内，所述的感温线的另一端与所述的温控箱电气连接，所述的连杆与所述的金属块螺纹连接，每块所述的金属块的前端一体设置有加热区，所述的加热区的前侧开设有用于容纳光纤上的加热区域的横向通槽，所述的多块金属块上的横向通槽的宽度各异，通过选用不同的金属块，即可对所述的加热装置的加热面积进行相应调节，拉锥过程中，光纤上的加热区域位于所述的横向通槽内；所述的夹具包括两个夹紧单元，每个所述的夹紧单元包括底座、第一夹板和第二夹板，所述的底座与所述的步进电机的输出端相连，所述的第一夹板固定在所述的底座的顶部，所述的第二夹板铰链连接在所述的第一夹板上，所述的第一夹板的顶部设有上凸的凸台，所述的凸台的上端开设有凹槽，所述的第二夹板的底部固设有与所述的凹槽相适配的软质橡胶条，所述的第一夹板的顶部固设有第一磁铁，所述的第二夹板的底部固设有与所述的第一磁铁相适配的第二磁铁，所述的第一磁铁与所述的第二磁铁的磁极相反，所述的第二夹板合拢时，所述的软质橡胶条覆盖在所述的凹槽的长度方向，所述的第一磁铁与所述的第二磁铁磁力吸合；3)截取长度为几十厘米的一段Ge‑Sb‑Se硫系玻璃光纤，并将该光纤放置在夹具上，使光纤的两端分别嵌入两个所述的凹槽内，合拢所述的第二夹板，第一夹板和第二夹板在磁力作用下吸合并通过两条所述的软质橡胶条压紧光纤，再选定光纤上的加热区域，调节确定所述的加热装置的加热面积，并通过所述的三维平移台合理调整所述的加热装置的三维位置；4)开启并设定加热装置的加热温度，对光纤上的加热区域进行加热，当加热温度达到Ge‑Sb‑Se硫系玻璃的软化温度时，调节所述的温控箱以1℃/min的速率升温使加热装置的加热温度升至Ge‑Sb‑Se硫系玻璃的软化温度以上30～80℃；5)Ge‑Sb‑Se硫系玻璃光纤受热软化后，立即启动步进电机进行拉锥牵引，将牵引速度控制在0.005～5.000mm/s，牵引过程中加热装置的加热温度保持不变，随着拉锥牵引的进行，光纤上的加热区域被拉细、拉长，成为拉锥光纤，拉锥光纤的锥区外径和长度逐渐改变，当拉锥光纤的锥区外径接近目标范围时，逐渐减慢牵引速度，确保最细拉锥处平稳，当拉锥光纤的锥区外径达到目标范围时，停止牵引，得到拉锥光纤；6)立即调节三维平移台，移开加热装置，调节温控箱的温度使温度缓慢降至室温，在拉锥光纤的下方放置一三维光学调整架，将载玻片平放在该三维光学调整架上方，使载玻片的上表面平行于拉锥光纤，然后通过该三维光学调整架缓慢升高载玻片，使载玻片的上表面刚好与拉锥光纤接触，最后将拉锥光纤的两端固定在载玻片上，即完成Ge‑Sb‑Se硫系拉锥光纤的制备。