[发明专利]一种锥形光纤的制作装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光无源器件和特殊光器件的制作技术，尤其是涉及一种锥形光纤的制作装置及方法。

背景技术

锥形光纤是指具有锥腰和对称双锥过渡区的特殊光波导结构的光器件，其作为一种特殊光器件，由于其制作简单、结构紧凑、成本低廉、用途广泛，因此近年来已成为国内外研究的热点。当光在锥形光纤中传播时，不同模式之间会发生能量耦合和干涉效应，基于这种原理可以实现多种光学元件。锥形光纤作为一种特殊光器件，在微器件方面具有无可比拟的优势，并已经在全波耦合器、近场显微成像、折射率传感器、微腔激光器、超连续光源等领域得到了广泛应用。

锥形光纤的制作方法主要采用化学腐蚀法和熔融拉锥法。化学腐蚀法是将剥去涂覆层的一段光纤直接浸入到腐蚀液中经过腐蚀而得到锥形光纤，该方法操作简单、易于实现，但是锥形结构参数不可调，尤其当锥腰腐蚀得比较细的时候，取出光纤时会由于液体表面张力的作用容易使光纤折断。而熔融拉锥法一般是先使光纤处于加热熔融状态，再施加拉力使受热部分的光纤直径变小从而制得锥形光纤。

熔融拉锥法一般包括电弧拉制法、氢氧焰加热法和激光照射法。电弧拉制法是指通过高压放电产生的电弧作用在光纤上使光纤熔融，然后在光纤两头施加拉力制成锥形光纤，该方法仅用光纤熔接机即可制作锥形光纤，使用设备少、简单易行，但是该方法对技术要求高，制作难度较大。氢氧焰加热法是采用氢氧焰作为加热源，通过控制气体流量和光纤拉伸速率等参数制作锥形光纤，该方法的优点是可以精确控制制作过程，容易制作多种结构参数的锥形光纤，缺点是制作过程容易受到外界环境的影响，具有一定的局限性。激光照射法是采用连续型或者高频脉冲型的二氧化碳(CO₂)激光器发出的红外激光对光纤进行局部加热，使被加工光纤一直处于熔融状态，同时在光纤两端施加拉力得到锥形光纤。该方法不受外界气流等因素的影响，而且可以对拉锥光纤的参数进行精确控制，然而该方法用于锥形光纤的制作通常还需要精密电控平移台等，装置比较复杂、加工时间长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、使用方便、成本低廉、易于实现，且加工时间短、工作效率高的锥形光纤的制作装置及方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种锥形光纤的制作装置，其特征在于包括光学平板、计算机终端、二氧化碳激光器、扫描振镜、具有高反射率的镀金属膜反射镜、置放平台、两个二维精密调节架、两个光纤固定件及若干对不同质量的重物，所述的置放平台和所述的二维精密调节架置放于所述的光学平板上，所述的计算机终端分别与所述的二氧化碳激光器和所述的扫描振镜连接，所述的扫描振镜位于所述的二氧化碳激光器的输出端，所述的镀金属膜反射镜置放于所述的置放平台上，所述的镀金属膜反射镜的镜面正对所述的二氧化碳激光器的输出端，两个所述的二维精密调节架分布于所述的置放平台的两侧，所述的光纤固定件固定于所述的二维精密调节架上，所述的二维精密调节架用于调整所述的光纤固定件的高度和水平位置，两个所述的光纤固定件分别用于固定被加工光纤的两端，若干对所述的重物用于悬挂于被加工光纤的两端，所述的重物悬挂于被加工光纤上后的位置位于所述的光纤固定件的外侧。

所述的计算机终端采用工业用计算机，所述的计算机终端内安装有控制所述的二氧化碳激光器工作的控制电路板及控制软件，用于设置所述的二氧化碳激光器的工作参数、控制所述的二氧化碳激光器激光的输出及控制所述的扫描振镜的摆动。

所述的二氧化碳激光器用于实现被加工光纤的局部加热熔融，所述的二氧化碳激光器为脉冲型二氧化碳激光器或为连续型二氧化碳激光器，所述的脉冲型二氧化碳激光器的输出激光波长为10.6μm，脉冲频率为1～10KHz，功率为1～10W，所述的脉冲型二氧化碳激光器输出的激光光斑作用于被加工光纤中用于制作锥形光纤的部位上的时间和位置由所述的计算机终端控制所述的脉冲型二氧化碳激光器的输出端的扫描振镜来完成；所述的连续型二氧化碳激光器的输出激光波长为10.6μm，功率为1～10W。

所述的扫描振镜是一种高速摆动电机组成的高精度、高速度伺服控制的矢量扫描器件。

所述的镀金属膜反射镜的镜面为金属平面，所述的镀金属膜反射镜对波长为10.6μm的激光的反射率为0.9。