本发明专利技术提供一种以激光作为加热源的光纤拉制装置及光纤拉制方法，光纤拉制装置包括激光器和加热箱，加热箱之上设置有输入口和输出口，输入口与输出口之间设置有激光传播路径，激光器部署于加热箱外部并且对准输入口，激光器与输入口之间形成激光输入路径。光纤拉制方法，包括准备预制棒、通过激光束预热预制棒至软化临界温度，保持恒定的软化临界温度对预制棒进行加热最终形成光纤。采用本发明专利技术的技术方案，通过将激光束经过处理形成光环，光环传播之后在汇聚照射至预制棒表面形成光斑，通过光斑汇聚激光中的能量，提高了加热效率，对预制棒表面的加热更均匀，最终拉制形成光纤，提升了光纤拉制质量。
An Optical Fiber Drawing Device Using Laser as Heating Source and Its Drawing Method
【技术实现步骤摘要】
一种以激光作为加热源的光纤拉制装置及光纤拉制方法
本专利技术属于光纤拉制装置
，尤其涉及一种以激光作为加热源的光纤拉制装置及光纤拉制方法。
技术介绍
传统掺杂石英光纤拉制装置的加热源主要为石墨炉，工艺成熟，温度稳定且容易控制。但是，将石墨炉光纤拉制装置应用到半导体芯光纤的制备后，效果并不理想，主要表现为温区过长、纤芯容易被氧化、芯包比不稳定，从而导致光纤的传输性能较差。随着大功率激光技术的发展，利用激光作为光纤拉丝的加热源，具有作用时间短、作用区域小、过程可直接观测、不易有杂质等优点。因此，将激光拉丝系统用于半导体芯光纤的制备中，由于改善石墨炉加热方式不易观测、温区过长等技术问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种以激光作为加热源的光纤拉制装置及光纤拉制方法。本专利技术通过以下技术方案得以实现。本专利技术提供一种以激光作为加热源的光纤拉制装置，所述光纤拉制装置包括加热箱和激光器；加热箱：所述加热箱之上设置有输入口和输出口，所述输入口与输出口之间设置有激光传播路径，沿着激光传播方向，所述激光传播路径之中依次并列部署有光环转换镜组、光环传播镜组、光斑汇聚镜组，所述光环转换镜组、光环传播镜组、光斑汇聚镜组，均安装于所述加热箱以内，所述加热箱输出口还用于放置预制棒，所述预制棒作为用于拉制光纤的原料；光环转换镜组：所述光环转换镜组用于接收来自于所述激光输入路径的激光束，并将该激光束转换为封闭的环形光环；光环传播镜组：所述光环传播镜组用于接收来自于所述光环转换镜组的光环并使光环传播至所述光斑汇聚镜组；光斑汇聚镜组：所述光斑汇聚镜组用于接收来自于所述光环传播镜组的光环并使光环汇聚照射至放置于所述加热箱输出口处的预制棒端部，并在所述预制棒端部形成光斑；激光器：所述激光器部署于所述加热箱外部并且对准所述输入口，所述激光器与输入口之间形成激光输入路径，所述激光器用于生成激光束，并通过所述激光输入路径使激光束传播至所述光环转换镜组。沿着激光传播方向，所述激光输入路径之中依次并列部署有光闸、衰减器和扩束镜。所述光环转换镜组包括迎立设置于所述激光束传播方向中心的锥面镜和部署于所述锥面镜周边的锥孔镜A，所述锥面镜外表面与所述锥孔镜A内壁彼此相对对置。所述光环传播镜组包括安装于所述加热箱以内的平面镜，所述输出口设置于所述加热箱的顶面，所述输入口设置于所述加热箱的右侧面，平面镜相对于水平面的倾角为45°，所述输入口、输出口均对准所述平面镜。所述光斑汇聚镜组包括环绕设置于所述加热箱输出口周围的锥孔镜B。所述加热箱底部和顶部还分别连接有保护气体输入装置和保护气体输出装置，所述保护气体输入装置用于向所述加热箱以内输送保护气体，所述保护气体输出装置用于将加热箱以内的保护气体抽取出所述加热箱以外。此外，本专利技术还提供了一种使用所述以激光作为加热源的光纤拉制装置的光纤拉制方法，包括以下步骤：步骤一：准备预制棒；步骤二：将预制棒插装入所述输出口处，开启所述激光器，使激光束经过所述激光输入路径的传播之后由所述加热箱输入口送入光环转换镜组，通过所述光环转换镜组将所述激光束转换为封闭的环形光环；步骤三：通过所述光环传播镜组接收来自于所述光环转换镜组的光环并使光环传播至所述光斑汇聚镜组；步骤四：通过所述光斑汇聚镜组接收来自于所述光环传播镜组的光环并使光环汇聚照射至放置于所述加热箱输出口处的预制棒端部，并在所述预制棒端部形成光斑，通过光斑对所述预制棒端部进行加热，使所述预制棒表面温度达到软化临界温度；步骤五：当所述预制棒表面温度达到软化临界温度时，保持所述预制棒表面温度恒定并对所述预制棒进行持续加热，使所述预制棒端部材料持续软化坠落形成光纤。所述光纤拉制方法还包括：在进行步骤二至步骤五的同时，向所述加热箱以内送入保护气体，并同时将保护气体由所述加热箱以内抽取出来，使保护气体在所述加热箱以内保持流动。步骤四中所述预制棒软化临界温度为1200℃至1600℃。所述预制棒的材质为石英。本专利技术的有益效果在于：采用本专利技术的技术方案，通过将二氧化碳激光器产生的激光束经过锥面镜、锥孔镜A的反射形成封闭的环形光环之后，然后经过平面镜的反射传播，再通过锥孔镜B汇聚照射至预制棒的端部表面形成光斑，通过光斑对预制棒表面进行加热，由于最终形成的光斑将激光束中携带的能量汇聚在一起，从而使激光束中携带的能量能够有效利用于对预制棒端部进行加热，加热效率更高，且对预制棒表面的加热更加均匀，使最终拉制形成的光纤处处均匀，提升了光纤拉制质量，此外，采用本专利技术提供的光纤拉制装置，光纤拉制装置结构简单，安装和维护方便，通过在光纤拉制过程中向加热箱以内送入保持流动中的保护气体，可以有效防止二氧化硅等杂质气化后附着在预制棒的表面，进一步提升了光纤拉制质量。附图说明图1是本专利技术以激光作为加热源的光纤拉制装置的结构示意图；图2是本专利技术锥面镜、锥孔镜A、平面镜和锥孔镜B的部署结构爆炸视图；图3是本专利技术保护气体输入装置的结构示意图。图中：1-激光器，2-光闸，3-衰减器，4-扩束镜，5-锥面镜，6-锥孔镜A，7-平面镜，8-锥孔镜B，9-保护气体输出装置，10-保护气体输入装置，11-预制棒，12-预制棒熔融区，13-光纤，14-激光束，16-丝径检测仪，17-加热箱，18-送棒装置，19-预热装置，20-温度探测器。具体实施方式下面进一步描述本专利技术的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。如图1所示，本专利技术提供一种以激光作为加热源的光纤拉制装置，包括加热箱17和激光器1；加热箱17：加热箱17之上设置有输入口和输出口，输入口与输出口之间设置有激光传播路径，沿着激光传播方向，激光传播路径之中依次并列部署有光环转换镜组、光环传播镜组、光斑汇聚镜组，光环转换镜组、光环传播镜组、光斑汇聚镜组，均安装于加热箱17以内，加热箱17输出口还用于放置预制棒11，预制棒11作为用于拉制光纤的原料；光环转换镜组：光环转换镜组用于接收来自于激光输入路径的激光束，并将该激光束转换为封闭的环形光环；光环传播镜组：光环传播镜组用于接收来自于光环转换镜组的光环并使光环传播至光斑汇聚镜组；光斑汇聚镜组：光斑汇聚镜组用于接收来自于光环传播镜组的光环并使光环汇聚照射至放置于加热箱17输出口处的预制棒11端部，并在预制棒11端部形成光斑；激光器1：激光器1部署于加热箱17外部并且对准输入口，激光器1与输入口之间形成激光输入路径，激光器用于生成激光束，并通过激光输入路径使激光束传播至光环转换镜组。采用本专利技术的技术方案，通过将二氧化碳激光器产生的激光束经过锥面镜、锥孔镜A的反射形成封闭的环形光环之后，然后经过平面镜的反射传播，再通过锥孔镜B汇聚照射至预制棒的端部表面形成光斑，通过光斑对预制棒表面进行加热，由于最终形成的光斑将激光束中携带的能量汇聚在一起，从而使激光束中携带的能量能够有效利用于对预制棒端部进行加热，加热效率更高，且对预制棒表面的加热更加均匀，使最终拉制形成的光纤处处均匀，提升了光纤拉制质量，此外，采用本专利技术提供的光纤拉制装置，光纤拉制装置结构简单，安装和维护方便，通过在光纤拉制过程中向加热箱以内送入保持流动中的保护气体，可以有效防止二氧化硅等杂质气化后附着在预制棒的表面，进一步提升了光纤拉制质量。进一步地，沿着激本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种以激光作为加热源的光纤拉制装置，其特征在于：包括加热箱(17)和激光器(1)；加热箱(17)：所述加热箱(17)之上设置有输入口和输出口，所述输入口与输出口之间设置有激光传播路径，沿着激光传播方向，所述激光传播路径之中依次并列部署有光环转换镜组、光环传播镜组、光斑汇聚镜组，所述光环转换镜组、光环传播镜组、光斑汇聚镜组，均安装于所述加热箱(17)以内，所述加热箱(17)输出口还用于放置预制棒(11)，所述预制棒(11)作为用于拉制光纤的原料；光环转换镜组：所述光环转换镜组用于接收来自于所述激光输入路径的激光束，并将该激光束转换为封闭的环形光环；光环传播镜组：所述光环传播镜组用于接收来自于所述光环转换镜组的光环并使光环传播至所述光斑汇聚镜组；光斑汇聚镜组：所述光斑汇聚镜组用于接收来自于所述光环传播镜组的光环并使光环汇聚照射至放置于所述加热箱(17)输出口处的预制棒(11)端部，并在所述预制棒(11)端部形成光斑；激光器(1)：所述激光器(1)部署于所述加热箱(17)外部并且对准所述输入口，所述激光器(1)与输入口之间形成激光输入路径，所述激光器用于生成激光束，并通过所述激光输入路径使激光束传播至所述光环转换镜组。...
【技术特征摘要】
1.一种以激光作为加热源的光纤拉制装置，其特征在于：包括加热箱(17)和激光器(1)；加热箱(17)：所述加热箱(17)之上设置有输入口和输出口，所述输入口与输出口之间设置有激光传播路径，沿着激光传播方向，所述激光传播路径之中依次并列部署有光环转换镜组、光环传播镜组、光斑汇聚镜组，所述光环转换镜组、光环传播镜组、光斑汇聚镜组，均安装于所述加热箱(17)以内，所述加热箱(17)输出口还用于放置预制棒(11)，所述预制棒(11)作为用于拉制光纤的原料；光环转换镜组：所述光环转换镜组用于接收来自于所述激光输入路径的激光束，并将该激光束转换为封闭的环形光环；光环传播镜组：所述光环传播镜组用于接收来自于所述光环转换镜组的光环并使光环传播至所述光斑汇聚镜组；光斑汇聚镜组：所述光斑汇聚镜组用于接收来自于所述光环传播镜组的光环并使光环汇聚照射至放置于所述加热箱(17)输出口处的预制棒(11)端部，并在所述预制棒(11)端部形成光斑；激光器(1)：所述激光器(1)部署于所述加热箱(17)外部并且对准所述输入口，所述激光器(1)与输入口之间形成激光输入路径，所述激光器用于生成激光束，并通过所述激光输入路径使激光束传播至所述光环转换镜组。2.如权利要求书1所述的一种激光作为加热源的光纤拉制装置，其特征在于：沿着激光传播方向，所述激光输入路径之中依次并列部署有光闸(2)、衰减器(3)和扩束镜(4)。3.如权利要求书1所述的一种激光作为加热源的光纤拉制装置，其特征在于：所述光环转换镜组包括迎立设置于所述激光束传播方向中心的锥面镜(5)和部署于所述锥面镜(5)周边的锥孔镜A(6)，所述锥面镜(5)外表面与所述锥孔镜A(6)内壁彼此相对对置。4.如权利要求书1所述的一种激光作为加热源的光纤拉制装置，其特征在于：所述光环传播镜组包括安装于所述加热箱(17)以内的平面镜(7)，所述输出口设置于所述加热箱(17)的顶面，所述输入口设置于所述加热箱(17)的右侧面，平面镜(7)相对于水平面的倾角为45°，所述输入口、输出口均对准所述平面镜(7)。5.如权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈娜，薛辉，王廷云，陈振宜，赵子文，庞拂飞，刘书朋，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31
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