[发明专利]一种气氛保护型硫系玻璃光纤拉锥装置及使用方法

说明书

本发明公开了一种气氛保护型硫系玻璃光纤拉锥装置及使用方法，装置包括光学平台、两个电动位移平台、两个光纤夹具、带缝石英管和气氛保护管式电阻炉。首先，将装有硫系玻璃光纤的带缝石英管穿过气氛保护电阻炉内部并用光阑夹持固定；然后将光纤两端用光纤夹具固定在电动位移平台上，向炉内通入惰性气体，加热使光纤软化，启动电动位移平台进行双向牵引拉锥；最后向带缝石英管两端注入紫外固化胶对拉锥光纤进行原位固定。本发明装置可实现在惰性气氛保护下对光纤进行拉锥，有效避免光纤表面氧化；对光纤周围的控温效果好，拉锥成功率高；可实现拉锥光纤的原位固定或封装；操作简单、成本低、效率高。

技术领域

本发明涉及一种光纤拉锥装置，尤其涉及一种气氛保护型硫系玻璃光纤拉锥装置及使用方法。

背景技术

硫系玻璃拉锥光纤(CGTF)在生物/化学传感、非线性光学、微纳光学等领域有着广泛的应用前景。例如，CGTF具有优异的红外透光性和较大的倏逝场，因此它们被制作成生物/化学传感器，用于分子的探测和识别；CGTF具有极高的三阶非线性系数、可大幅调节的群速色散，且在光纤中易形成极高的光强，因此它们被应用于红外非线性光学领域，如宽带红外超连续谱的产生、光信号的处理等；此外，由于其较大的倏逝场和较小的体积，CGTF常被用作光学微腔的耦合波导，在红外微纳光学领域扮演着重要的角色。

拉锥光纤的制备一般借助光纤拉锥机对一段光纤进行局部加热并沿轴向拉伸获得。市场上现有的光纤拉锥机主要包括氢氧焰加热型拉锥机、CO2激光加热型拉锥机和电极加热型拉锥机，这些光纤拉锥机主要适用于对具有高软化温度的石英光纤进行拉锥，操作温度高且无气氛保护，无法适用于对具有低软化温度且易被氧化的硫系玻璃光纤进行拉锥。目前，市场上尚未见一款适用于硫系玻璃光纤拉锥的设备。尽管国内外一些研究人员采用自制的装置实现了对硫系玻璃光纤的拉锥，但采用这些已报道的装置进行光纤拉锥仍然存在拉锥过程中光纤易被氧化、拉锥成功率低、难以实现拉锥光纤的原位固定或封装等问题，严重制约了硫系玻璃拉锥光纤在红外光器件中的应用与发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有光纤拉锥设备存在的拉锥过程中光纤易被氧化、拉锥成功率低、难以实现拉锥光纤的原位固定或封装等问题，提供一种气氛保护型硫系玻璃光纤拉锥装置及使用方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种气氛保护型硫系玻璃光纤拉锥装置，包括光学平台、两个电动位移平台、两个光纤夹具、带缝石英管和气氛保护管式电阻炉；气氛保护管式电阻炉固定在光学平台上，炉体的轴线与光学平台的表面平行；带缝石英管通过孔径可调节的光阑固定在气氛保护管式电阻炉内，其两端分别从电阻炉的炉口两端伸出，且其轴线与炉体的轴线重合；两个电动位移平台分别位于气氛保护管式电阻炉的两侧并固定在光学平台上，且电动位移平台的轨道方向与气氛保护管式电阻炉的炉体轴线方向平行；两个光纤夹具分别固定在两个电动位移平台的滑块上，且光纤夹具的轴线与气氛保护管式电阻炉的轴线重合。

进一步地，电动位移平台由步进电机、轨道和滑块组成，滑块位于轨道上，可沿轨道方向移动，由步进电机牵引，牵引速度可控。

进一步地，光纤夹具由螺母、橡胶芯和空心螺纹杆组成；空心螺纹杆为前端带有螺纹的中空金属杆；橡胶芯为中空的橡胶管，其前端被加工成沿轴线切开的锥形，后端通过强力胶粘在空心螺纹杆内壁上；螺母的内壁前端为锥形，内壁后端带有螺纹，螺母穿过橡胶芯前端旋进空芯螺纹杆前端的过程中，橡胶芯前端沿轴向切开的锥形闭合，实现光纤的夹紧。

进一步地，带缝石英管的管壁上设有一条沿轴向方向的缝，便于保护气体的进入。