一种制备低损耗高强度锥形光纤的装置和方法制造方法及图纸

公开了一种制备低损耗高强度锥形光纤的装置，包括火焰产生装置和拉锥设备，拉锥设备包括相背而行的两光纤固定装置，火焰产生装置可位移地设置于两光纤固定装置之间，火焰产生装置的喷口为沿光纤长度方向的条形喷口。还公开了利用上述装置制备锥形光纤的方法，将待拉锥的小纤芯单模光纤固定于两光纤固定装置上，通过可位移的火焰产生装置的长条形喷口产生的火焰加热预热软化待拉锥的小纤芯单模光纤，通过第一步进电机在移动的火焰下熔融的同时反向拉伸光纤，使之成为锥形光纤。通过上述装置和方法可以拉制出一种更低损耗、高强度、长锥区结构的锥光纤，大幅度降低锥区的导光损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种制备低损耗高强度锥形光纤的装置和方法
本专利技术涉及光纤的拉锥成形制备
，并且特别涉及一种制备低损耗高强度锥形光纤的装置和方法。
技术介绍
锥形光纤已经广泛应用在超连续光谱产生、无源微纳光纤器件制备、光纤传感以及色散管理器件制备。特别对于高重频超快光纤激光器而言，在长度为cm或者mm量级的激光谐振腔内难以再插入色散管理的光器件，致使激光器输出脉冲宽度难以实现飞秒级，这极大限制了此类光源的实际应用。如果作为增益介质的增益光纤同时可以实现色散管理，那么有可能解决这一关键问题。目前常用的拉锥工艺有氢氧焰拉锥、化学腐蚀法拉锥、激光器照射拉锥等等，氢氧焰拉锥也为熔融拉锥技术是一种简单实用、制作成本低的拉锥技术，在控制好拉锥过程中环境因素并且操作得当的情况下，可以得到品质好可重复性高的锥形光纤，因此这种拉锥工艺使用最为广泛。但是，这种拉锥方法仍然面临一定的问题，一方面是最细锥腰位置(比如锥腰直径小于20微米)易被机械扯断，二是对于更小纤芯直径的单模光纤而言，比如纤芯直径小于5微米的Hi-1060光纤或增益光纤，拉锥光纤表现了很大的线性损耗，导光性能大幅度劣化，将难以获得激光输出。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的的技术问题，本专利技术提出了一种制备低损耗高强度锥形光纤的装置和方法，解决了现有技术中的技术问题。根据本专利技术的一个方面，提出了一种制备低损耗高强度锥形光纤的装置，包括火焰产生装置和拉锥设备，拉锥设备包括相背而行的两光纤固定装置，火焰产生装置可位移地设置于两光纤固定装置之间，火焰产生装置的喷口为沿光纤长度方向的条形喷口。利用该装置可以拉制出一种更低损耗、高强度、长锥区结构的锥光纤。在具体的实施例中，拉锥设备中还包括有第一步进电机，第一步进电机控制两光纤固定装置背离运动。在具体的实施例中，火焰产生装置包括石英玻璃管、第二步进电机和连接杆，石英玻璃管固定于连接杆上，第二步进电机控制连接杆位移运动。凭借该设置可以产生移动的火焰。在具体的实施例中，连接杆的运动方向包括沿光纤长度方向的水平位移运动和垂直于水平方向的垂直位移运动。在具体的实施例中，水平位移运动的范围取自3-5mm的范围内。在具体的实施例中，条形喷口的宽度设置为5mm，长度取自25-45mm的范围内。凭借该设置的火焰喷射装置可以改变待拉制裸光纤上的温度分布。根据本专利技术的另一方面，提出了一种利用上述装置制备低损耗高强度锥形光纤的方法，将待拉锥的小纤芯单模光纤固定于两光纤固定装置上，通过可位移的火焰产生装置的长条形喷口产生的火焰加热预热软化待拉锥的小纤芯单模光纤，通过第一步进电机在移动的火焰下熔融的同时反向拉伸光纤，使之成为锥形光纤。在具体的实施例中，待拉锥的小纤芯单模光纤为纤芯直径小于6μm的单模有源或无源光纤。对于小纤芯直径的单模光纤而言，本方法可以大幅度降低锥区的导光损耗。在具体的实施例中，预热软化的时间取自150-200秒。在具体的实施例中，在熔融光纤之前在待拉锥的小纤芯单模光纤的一端熔接1310nm单模半导体激光，另一端利用功率计实时监测尾纤的实时输出功率。凭借该设置可以实时监测光纤状态。本专利技术的有益效果为：与传统氢氧焰拉锥法对比，通过设计一种非常简单可靠的装置和方法，可以拉制出一种更低损耗、高强度、长锥区结构的锥光纤。特别是对于一些小纤芯直径的单模光纤而言，本方法可以大幅度降低锥区的导光损耗。附图说明包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本专利技术的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。附图的元件不一定是相互按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部件。图1是根据本专利技术的一个实施例的制备低损耗高强度锥形光纤的装置的整体结构示意图；图2是根据本专利技术的一个具体的实施例的火焰产生装置石英玻璃管的平面主视图；图3是根据本专利技术的一个具体的实施例的火焰产生装置石英玻璃管的平面侧视图；图4是根据本专利技术的一个具体的实施例的火焰产生装置石英玻璃管的平面仰视图；图5是根据本专利技术的一个具体的实施例的分别利用普通玻璃管(1号)与本专利技术设计的玻璃管(2号、3号)作为喷火装置的输出功率随着锥腰直径的变化示意图；图6是根据本专利技术的一个具体的实施例的分别利用普通玻璃管(1号)与本专利技术设计的玻璃管(2号、3号)作为喷火装置时锥腰直径为10μm时锥区形状分布示意图；图7是根据本专利技术的一个具体的实施例的分别利用普通玻璃管(1号)与本专利技术设计的玻璃管(2号、3号)作为喷火装置时锥腰直径为57μm时锥区形状分布示意图。具体实施方式在以下详细描述中，参考附图，该附图形成详细描述的一部分，并且通过其中可实践本专利技术的说明性具体实施例来示出。对此，参考描述的图的取向来使用方向术语，例如“顶”、“底”、“左”、“右”、“上”、“下”等。因为实施例的部件可被定位于若干不同取向中，为了图示的目的使用方向术语并且方向术语绝非限制。应当理解的是，可以利用其他实施例或可以做出逻辑改变，而不背离本专利技术的范围。因此以下详细描述不应当在限制的意义上被采用，并且本专利技术的范围由所附权利要求来限定。图1示出了根据本专利技术的一个实施例的制备低损耗高强度锥形光纤的装置的整体结构示意图，如图1所示，所有装置设备均放置在光学平台9上，将待制备的单模光纤4用磁铁2固定在拉锥设备8的V型槽上。将氢气发生器5开启后通过胶管12将氢气输送至火焰产生装置，火焰产生装置具体为特殊设计的石英玻璃管3，在管口点火即可产生火焰。石英玻璃管3通过连接杆7连接第二步进电机6使得玻璃管可随第二步进电机左右移动，这就产生了移动的火焰。待火焰稳定后通过连接杆7调整高度使之接触剥去涂覆层的那部分光纤。拉锥设备8包括两光纤固定装置，两光纤固定装置通过第一步进电机实现可背离运动，优选的连接杆7上设置有第二步进电机6，可以控制其作出沿光纤长度方向的水平位移运动和垂直于水平方向的垂直位移运动，计算机终端1通过预设好的软件控制连接杆7和拉锥设备8两台设备上的步进电机动作，使得待拉锥光纤在移动的火焰下熔融的同时反向拉伸光纤，使之成为锥形光纤。在具体的实施例中，火焰产生装置的石英玻璃管3的喷口为长条形喷口，沿光纤长度方向设置于连接杆7上。图2示出了根据本专利技术的一个具体的实施例的火焰产生装置石英玻璃管的平面主视图；图3示出了根据本专利技术的一个具体的实施例的火焰产生装置石英玻璃管的平面侧视图；图4示出了根据本专利技术的一个具体的实施例的火焰产生装置石英玻璃管的平面仰视图；如图2、3、4中的石英玻璃管的结构图可以看出，石英玻璃管3包括接头部31和喷口部32，接头部31和喷口部32通过圆角过渡连接，接头部31用于通过胶管12连接氢气发生器5，喷口部32为条形结构，具体可以为圆角矩形结构或椭圆形结构，在一个具体的实施例中，喷口部32的宽设置为5mm本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备低损耗高强度锥形光纤的装置，其特征在于，包括火焰产生装置和拉锥设备，所述拉锥设备包括相背而行的两光纤固定装置，所述火焰产生装置可位移地设置于两光纤固定装置之间，所述火焰产生装置的喷口为沿光纤长度方向的条形喷口。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备低损耗高强度锥形光纤的装置，其特征在于，包括火焰产生装置和拉锥设备，所述拉锥设备包括相背而行的两光纤固定装置，所述火焰产生装置可位移地设置于两光纤固定装置之间，所述火焰产生装置的喷口为沿光纤长度方向的条形喷口。


2.根据权利要求1所述的制备低损耗高强度锥形光纤的装置，其特征在于，所述拉锥设备中还包括第一步进电机，所述第一步进电机控制所述两光纤固定装置背离运动。


3.根据权利要求1所述的制备低损耗高强度锥形光纤的装置，其特征在于，所述火焰产生装置包括石英玻璃管、第二步进电机和连接杆，所述石英玻璃管固定于所述连接杆上，所述第二步进电机控制所述连接杆位移运动。


4.根据权利要求3所述的制备低损耗高强度锥形光纤的装置，其特征在于，所述连接杆的运动方向包括沿所述光纤长度方向的水平位移运动和垂直于水平方向的垂直位移运动。


5.根据权利要求4所述的制备低损耗高强度锥形光纤的装置，其特征在于，所述水平位移运动的范围取自3-5mm的范围内。


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【专利技术属性】
技术研发人员：程辉辉，张宇，许惠英，蔡志平，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35