【技术实现步骤摘要】
本申请涉及光纤制备，尤其涉及一种光纤制备装置及其制备方法。
技术介绍
1、单晶光纤兼具块体晶体的物理化学性质以及传统光纤的结构特点，在激光、辐射探测以及高温传感领域具有广阔的应用前景。目前单晶光纤的制备方法主要包括导模法、微下拉法、激光加热基座法。其中，激光加热基座法无需坩埚，所需原料少，可快速实现高长径比单晶光纤的制备，因而该方法被广泛研究和应用。科研人员致力于提高单晶光纤的质量，从而降低其传输损耗，而单晶光纤的质量与其制备过程中温度场的均匀性和稳定性以及单晶光纤的纯度等因素密切相关。目前，单晶光纤的质量有待提高。
技术实现思路
1、本申请提供一种能提高单晶光纤质量的光纤制备装置及其制备方法。
2、本申请提供一种光纤制备装置，包括：激光器、透镜组件、送料组件及提拉组件；所述透镜组件设于所述激光器的下游；所述送料组件设于所述透镜组件的下方，且用于组装原料棒；所述提拉组件设于所述透镜组件的上方，且用于组装种子光纤；其中，所述激光器用于产生激光，所述透镜组件用于传输所述激光，使所述激光聚焦至所述原料棒的顶部以熔化所述原料棒，所述送料组件用于驱动所述原料棒在竖直方向上移动，且绕所述原料棒的中心轴旋转，所述原料棒的顶部形成半球状的熔融区，所述提拉组件用于驱动所述种子光纤在竖直方向上向下移动接触所述熔融区，以及驱动所述种子光纤在竖直方向上向上提拉生长单晶光纤。
3、优选的，所述送料组件包括第一驱动件、设于所述第一驱动件的第二驱动件及设于所述第二驱动件的夹具，所述夹具用
4、优选的，所述第一驱动件包括线性驱动部和与所述线性驱动部连接的移动部，所述第二驱动件包括第一旋转驱动部和与所述第一旋转驱动部连接的旋转部，所述第一旋转驱动部组装于所述移动部，所述夹具组装于所述旋转部；所述线性驱动部用于驱动所述移动部在竖直方向上移动，以带动所述第一旋转驱动部、所述旋转部、所述夹具和所述原料棒在竖直方向上同步移动；所述第一旋转驱动部用于驱动所述旋转部绕所述原料棒的中心轴旋转，以带动所述夹具和所述原料棒绕所述原料棒的中心轴同步旋转。
5、优选的，所述提拉组件包括第三驱动件和与所述第三驱动件连接的滚轮组件，所述滚轮组件用于夹持所述种子光纤，所述第三驱动件用于驱动所述滚轮组件，带动所述种子光纤在竖直方向上移动。
6、优选的，所述第三驱动件包括第二旋转驱动部和与所述第二旋转驱动部连接的转动部，所述滚轮组件包括主动轮和与所述主动轮相接触的从动轮，所述主动轮与所述转动部连接，所述种子光纤被夹持于所述主动轮和所述从动轮之间，所述第二旋转驱动部用于驱动所述转动部转动，带动所述主动轮转动，从而带动所述从动轮同步转动，使所述种子光纤在竖直方向上移动。
7、优选的，所述原料棒包括边长范围为1~2mm的方棒或直径范围为1~2mm的圆棒，所述种子光纤的直径范围为100~1000μm，生长的所述单晶光纤的直径范围为100~1000μm，生长的所述单晶光纤的直径与所述种子光纤的直径相等或不相等。
8、优选的，所述送料组件驱动所述原料棒移动的速度通过生长的所述单晶光纤的直径、所述原料棒的边长或直径及所述提拉组件驱动所述种子光纤提拉的速度确定。
9、优选的，所述送料组件驱动所述原料棒移动的速度与所述提拉组件驱动所述种子光纤移动的速度之比，和生长的所述单晶光纤的横截面积与所述原料棒的横截面积之比一致。
10、优选的，所述送料组件驱动所述原料棒旋转的速度范围为1~6rad/min。
11、优选的，所述提拉组件驱动所述种子光纤提拉的速度范围为0.1~2mm/min。
12、优选的，所述透镜组件包括依次设置的一对反射镜、一对锥透镜、转向镜及聚焦镜；所述激光经过所述一对反射镜后，进入所述一对锥透镜，其中一个所述锥透镜用于将所述激光转换为环形光，另一个所述锥透镜用于将所述环形光进行准直，被准直后的所述环形光经过所述转向镜后，进入所述聚焦镜，所述聚焦镜用于将所述环形光进行反射，并聚焦至所述原料棒的顶部；其中，所述转向镜和所述聚焦镜位于所述提拉组件与所述送料组件之间，所述熔融区位于所述转向镜和所述聚焦镜之间，且所述聚焦镜位于所述转向镜的上方。
13、本申请还提供一种光纤制备方法，通过如上述实施例中任一项所述的光纤制备装置实现，所述光纤制备方法包括：
14、产生激光；
15、传输所述激光，使所述激光聚焦至原料棒的顶部以熔化所述原料棒；
16、驱动所述原料棒在竖直方向上移动，且绕所述原料棒的中心轴旋转，所述原料棒的顶部形成半球状的熔融区；
17、驱动所述种子光纤在竖直方向上向下移动接触所述熔融区；
18、调节所述原料棒的旋转速度，使所述种子光纤与所述熔融区接触面处的形状趋于平坦界面；
19、驱动所述种子光纤在竖直方向上向上提拉生长单晶光纤。
20、本申请实施例的光纤制备装置，包括激光器、透镜组件、送料组件及提拉组件。通过激光器产生激光，通过透镜组件传输激光，使激光聚焦至原料棒的顶部以熔化原料棒，通过送料组件驱动原料棒在竖直方向上移动，且绕原料棒的中心轴旋转，原料棒的顶部形成半球状的熔融区，通过提拉组件驱动种子光纤在竖直方向上向下移动与熔融区接触，并通过提拉组件驱动种子光纤在竖直方向上向上提拉生长单晶光纤。本申请通过送料组件驱动原料棒绕原料棒的中心轴旋转，能达到以下技术效果：（1）可使熔融区产生强迫对流，减小生长界面的凸度，使生长界面趋向平坦，以调控生长界面形状，提高单晶光纤的质量；（2）可使熔融区的温度场更加对称均匀，以改善温度场均匀性；（3）由于离心力的作用，可使熔融区中心的杂质被分散到原料棒的边缘，可减少生长界面处的杂质，有利于生长出高质量的单晶光纤；（4）在改善熔融区温度场均匀性的基础上，对激光器的性能要求有所降低，节省成本。
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1.一种光纤制备装置，其特征在于，包括：激光器、透镜组件、送料组件及提拉组件；所述透镜组件设于所述激光器的下游；所述送料组件设于所述透镜组件的下方，且用于组装原料棒；所述提拉组件设于所述透镜组件的上方，且用于组装种子光纤；其中，所述激光器用于产生激光，所述透镜组件用于传输所述激光，使所述激光聚焦至所述原料棒的顶部以熔化所述原料棒，所述送料组件用于驱动所述原料棒在竖直方向上移动，且绕所述原料棒的中心轴旋转，所述原料棒的顶部形成半球状的熔融区，所述提拉组件用于驱动所述种子光纤在竖直方向上向下移动接触所述熔融区，以及驱动所述种子光纤在竖直方向上向上提拉生长单晶光纤。
2.根据权利要求1所述的光纤制备装置，其特征在于，所述送料组件包括第一驱动件、设于所述第一驱动件的第二驱动件及设于所述第二驱动件的夹具，所述夹具用于组装所述原料棒；所述第一驱动件用于驱动所述第二驱动件、所述夹具和所述原料棒在竖直方向上移动；所述第二驱动件用于驱动所述夹具和所述原料棒绕所述原料棒的中心轴旋转。
3.根据权利要求2所述的光纤制备装置，其特征在于，所述第一驱动件包括线性驱动部和与所述线性驱
4.根据权利要求1所述的光纤制备装置，其特征在于，所述提拉组件包括第三驱动件和与所述第三驱动件连接的滚轮组件，所述滚轮组件用于夹持所述种子光纤，所述第三驱动件用于驱动所述滚轮组件，带动所述种子光纤在竖直方向上移动。
5.根据权利要求4所述的光纤制备装置，其特征在于，所述第三驱动件包括第二旋转驱动部和与所述第二旋转驱动部连接的转动部，所述滚轮组件包括主动轮和与所述主动轮相接触的从动轮，所述主动轮与所述转动部连接，所述种子光纤被夹持于所述主动轮和所述从动轮之间，所述第二旋转驱动部用于驱动所述转动部转动，带动所述主动轮转动，从而带动所述从动轮同步转动，使所述种子光纤在竖直方向上移动。
6.根据权利要求1所述的光纤制备装置，其特征在于，所述原料棒包括边长范围为1~2mm的方棒或直径范围为1~2mm的圆棒，所述种子光纤的直径范围为100~1000μm，生长的所述单晶光纤的直径范围为100~1000μm，生长的所述单晶光纤的直径与所述种子光纤的直径相等或不相等。
7.根据权利要求1所述的光纤制备装置，其特征在于，所述送料组件驱动所述原料棒移动的速度通过生长的所述单晶光纤的直径、所述原料棒的边长或直径及所述提拉组件驱动所述种子光纤提拉的速度确定。
8.根据权利要求1或6或7所述的光纤制备装置，其特征在于，所述送料组件驱动所述原料棒移动的速度与所述提拉组件驱动所述种子光纤移动的速度之比，和生长的所述单晶光纤的横截面积与所述原料棒的横截面积之比一致。
9.根据权利要求1所述的光纤制备装置，其特征在于，所述送料组件驱动所述原料棒旋转的速度范围为1~6rad/min；和/或
10.根据权利要求1所述的光纤制备装置，其特征在于，所述透镜组件包括依次设置的一对反射镜、一对锥透镜、转向镜及聚焦镜；所述激光经过所述一对反射镜后，进入所述一对锥透镜，其中一个所述锥透镜用于将所述激光转换为环形光，另一个所述锥透镜用于将所述环形光进行准直，被准直后的所述环形光经过所述转向镜后，进入所述聚焦镜，所述聚焦镜用于将所述环形光进行反射，并聚焦至所述原料棒的顶部；其中，所述转向镜和所述聚焦镜位于所述提拉组件与所述送料组件之间，所述熔融区位于所述转向镜和所述聚焦镜之间，且所述聚焦镜位于所述转向镜的上方。
11.一种光纤制备方法，其特征在于，通过如权利要求1至10中任一项所述的光纤制备装置实现，所述光纤制备方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种光纤制备装置，其特征在于，包括：激光器、透镜组件、送料组件及提拉组件；所述透镜组件设于所述激光器的下游；所述送料组件设于所述透镜组件的下方，且用于组装原料棒；所述提拉组件设于所述透镜组件的上方，且用于组装种子光纤；其中，所述激光器用于产生激光，所述透镜组件用于传输所述激光，使所述激光聚焦至所述原料棒的顶部以熔化所述原料棒，所述送料组件用于驱动所述原料棒在竖直方向上移动，且绕所述原料棒的中心轴旋转，所述原料棒的顶部形成半球状的熔融区，所述提拉组件用于驱动所述种子光纤在竖直方向上向下移动接触所述熔融区，以及驱动所述种子光纤在竖直方向上向上提拉生长单晶光纤。
2.根据权利要求1所述的光纤制备装置，其特征在于，所述送料组件包括第一驱动件、设于所述第一驱动件的第二驱动件及设于所述第二驱动件的夹具，所述夹具用于组装所述原料棒；所述第一驱动件用于驱动所述第二驱动件、所述夹具和所述原料棒在竖直方向上移动；所述第二驱动件用于驱动所述夹具和所述原料棒绕所述原料棒的中心轴旋转。
3.根据权利要求2所述的光纤制备装置，其特征在于，所述第一驱动件包括线性驱动部和与所述线性驱动部连接的移动部，所述第二驱动件包括第一旋转驱动部和与所述第一旋转驱动部连接的旋转部，所述第一旋转驱动部组装于所述移动部，所述夹具组装于所述旋转部；所述线性驱动部用于驱动所述移动部在竖直方向上移动，以带动所述第一旋转驱动部、所述旋转部、所述夹具和所述原料棒在竖直方向上同步移动；所述第一旋转驱动部用于驱动所述旋转部绕所述原料棒的中心轴旋转，以带动所述夹具和所述原料棒绕所述原料棒的中心轴同步旋转。
4.根据权利要求1所述的光纤制备装置，其特征在于，所述提拉组件包括第三驱动件和与所述第三驱动件连接的滚轮组件，所述滚轮组件用于夹持所述种子光纤，所述第三驱动件用于驱动所述滚轮组件，带动所述种子光纤在竖直方向上移动。
5.根据权利要求4所述的光纤制备装置，其特征在于，所述第三驱动件包括第二旋转驱动部和与所述第二旋转驱动部连接的转动...
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