專(zhuān)利名稱(chēng)：光纖預(yù)制棒的靜電加載光纖嵌入裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種光纖嵌入裝置，特別是一種光纖預(yù)制棒的靜電加載光纖 嵌入裝置。
(二)
背景技術(shù)：
光纖預(yù)制棒是一種具有特定折射率剖面的超純度石英玻璃棒，可以在光纖拉 錐機(jī)上制成光纖。光纖的最終結(jié)構(gòu)主要取決于預(yù)制棒的結(jié)構(gòu)及折射率分布。目前 制作光纖預(yù)制棒的包括PCVD、 OVD、 VAD、 MCVD等方法，通過(guò)各種技術(shù)改 變預(yù)制棒的內(nèi)部折射率分布。
1996年，J.Knight等人制成了光子晶體光纖，發(fā)明了一種新穎的光纖技術(shù)制 作。光子晶體光纖由于可以通過(guò)控制氣孔的大小、間距、排列方式和層數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn) 單模、超連續(xù)、偏振等多種不同的功能。
有些領(lǐng)域需要特殊形狀、結(jié)構(gòu)的特種光纖，希望光纖能夠具有更靈活的折射 率分布，并具有新穎偏振及色散特性，作為光子學(xué)器件的組成部分。
本發(fā)明申請(qǐng)的發(fā)明人曾經(jīng)提出了多芯嵌入式光子晶體光纖的設(shè)計(jì)及制作方 法 (Sun Weimin, Liu Xiaoqi, Fu Fenghua, Zhang Jiazhong, Fabrication of fiber-embedded multi-core photonic crystal fibers, Chinese Optics Letters, 6(10):715-717, 2008.)，嵌入式光子晶體光纖利用在光子晶體光纖預(yù)制棒中嵌入多 模光纖，使光纖中折射率的分布更為靈活，而且光纖結(jié)構(gòu)也可以根據(jù)嵌入光纖的 數(shù)量和位置進(jìn)行方便的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)不同的目的。在嵌入式光子晶體光纖制作過(guò)程 中，難度最大的就是如何將去掉包層的多模光纖嵌入光纖預(yù)制棒中。由于光纖預(yù) 制棒中氣孔的尺度一般只有135-145微米，相對(duì)于裸光纖外徑125微米并不大很 多，因此光纖在嵌入光纖預(yù)制棒的過(guò)程中會(huì)由于摩擦起電而產(chǎn)生強(qiáng)烈的靜電吸附 作用而無(wú)法穿過(guò)光纖預(yù)制棒。如果光纖預(yù)制棒的尺度在10-20cm，這種吸附作用 并不明顯，但對(duì)于一根50-150cm的光纖預(yù)制棒，將一根裸光纖穿過(guò)去就變成一 個(gè)非常困難的工作了。
(三) 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種可以有效避免對(duì)嵌入光纖吸附作用的光纖預(yù)制 棒的靜電加載光纖嵌入裝置。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它包括主立柱，在主立柱上自上而下安裝有載 物臺(tái)、金屬準(zhǔn)直細(xì)管、光纖預(yù)制棒夾具、激光器，其中金屬準(zhǔn)直細(xì)管與光纖預(yù)制 棒夾具與主立柱間絕緣。在立柱的一側(cè)設(shè)置有導(dǎo)軌立柱，導(dǎo)軌立柱上安裝有導(dǎo)軌， 導(dǎo)軌上安裝有滑塊，導(dǎo)軌立柱上安裝有滑塊驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，在滑塊上安裝移動(dòng)光 纖夾具，移動(dòng)光纖夾具的位置位于金屬準(zhǔn)直細(xì)管與光纖預(yù)制棒夾具之間。光纖預(yù) 制棒夾具與金屬準(zhǔn)直細(xì)管用導(dǎo)線(xiàn)相連之后再通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與靜電發(fā)生裝置的一極相 連。激光器發(fā)出的激光穿過(guò)金屬準(zhǔn)直細(xì)管，在放置光纖預(yù)制棒后激光也穿過(guò)待嵌 入光纖的氣孔。
本發(fā)明還可以包括
1、 所述的載物臺(tái)為光滑無(wú)棱角平臺(tái)。
2、 所述的靜電發(fā)生裝置是靜電起電機(jī)。
3、 在裸光纖嵌入光纖預(yù)制棒的過(guò)程中，裸光纖和光纖預(yù)制棒始終保持同種 電荷。
本發(fā)明主要由靜電發(fā)生裝置，靜電加載裝置，激光器及金屬細(xì)管準(zhǔn)直裝置， 光纖預(yù)制棒夾具，移動(dòng)光纖夾具及步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置組成；待嵌入光纖的光纖預(yù) 制棒被固定在光纖預(yù)制棒夾具上；準(zhǔn)直細(xì)管和光纖預(yù)制棒對(duì)應(yīng)氣孔經(jīng)激光準(zhǔn)直裝 置調(diào)整到同一垂直線(xiàn)上；裸光纖由載物臺(tái)經(jīng)過(guò)金屬準(zhǔn)直細(xì)管，被由步進(jìn)電機(jī)控制 的移動(dòng)光纖夾具送入光纖預(yù)制棒的相應(yīng)氣孔中；光纖預(yù)制棒夾具與金屬準(zhǔn)直細(xì)管 連接到靜電發(fā)生器的一極上，保證光纖預(yù)制棒與裸光纖具有同種電荷，消除摩擦 起電現(xiàn)象；移動(dòng)光纖夾具將裸光纖逐步插入光纖預(yù)制棒的氣孔中。
本發(fā)明采用靜電嵌入技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)將裸光纖嵌入光纖預(yù)制棒的目的，是制作特 種光纖的關(guān)鍵技術(shù)。系統(tǒng)調(diào)整過(guò)程中需要首先將光纖預(yù)制棒固定，再利用激光準(zhǔn) 直裝置進(jìn)行豎直矯正，保證準(zhǔn)直細(xì)管、待嵌入氣孔都在同一垂直線(xiàn)上。在嵌入過(guò) 程中，移動(dòng)光纖夾具由步進(jìn)電機(jī)通過(guò)導(dǎo)軌控制，在高點(diǎn)把住光纖，在低點(diǎn)放開(kāi)， 將裸光纖逐漸送入氣孔，待光纖穿過(guò)光纖預(yù)制棒后停止。在嵌入過(guò)程中，裸光纖 通過(guò)準(zhǔn)直細(xì)管加載靜電，光纖預(yù)制棒通過(guò)光纖預(yù)制棒夾具加載同種電荷的靜電， 使裸光纖和光纖預(yù)制棒始終保持同性相斥的狀態(tài)，消除靜電摩擦。移動(dòng)光纖夾具固定在導(dǎo)軌滑座上，由步進(jìn)電機(jī)控制移動(dòng)，移動(dòng)速度及方向由步進(jìn)電機(jī)控制。
本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種靜電加載的方法，使光纖預(yù)制棒和嵌入光纖都帶同種電 荷，互相排斥，就可以有效避免嵌入光纖過(guò)程中的靜電吸附作用。本發(fā)明不僅可 以用在光子晶體光纖預(yù)制棒的嵌入式改造，也可以用來(lái)制作新型毛細(xì)管光纖或多 孔、多芯、新結(jié)構(gòu)光纖等。
(四)


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述-
結(jié)合圖l，裸光纖l放置在載物臺(tái)12上，并經(jīng)過(guò)金屬準(zhǔn)直細(xì)管2，被移動(dòng)光 纖夾具4送入光纖預(yù)制棒7相應(yīng)氣孔中；光纖預(yù)制棒7被一對(duì)光纖預(yù)制棒夾具
10固定在主立柱11上，并利用激光器8準(zhǔn)直保證垂直放置，且對(duì)準(zhǔn)裸光纖l;
光纖預(yù)制棒夾具10和金屬準(zhǔn)直細(xì)管2用導(dǎo)線(xiàn)9連接到靜電發(fā)生裝置13的一極上； 移動(dòng)光纖夾具4固定在滑塊5上，滑塊5沿導(dǎo)軌6在步進(jìn)電機(jī)3的帶動(dòng)下往復(fù)運(yùn) 動(dòng)；光纖夾具4可在高點(diǎn)把住裸光纖1并在低點(diǎn)放開(kāi)；主立柱11用來(lái)固定載物 臺(tái)12、金屬準(zhǔn)直細(xì)管2、光纖預(yù)制棒夾具10;導(dǎo)軌立柱14用來(lái)固定步進(jìn)電機(jī)3 和導(dǎo)軌6。
本發(fā)明還可以包括這樣一些特點(diǎn) 、
1、 載物臺(tái)為光滑無(wú)棱角平臺(tái)，避免裸光纖受損。
2、 靜電導(dǎo)線(xiàn)連接到光纖預(yù)制棒夾具上，但與支撐桿絕緣。
3、 靜電導(dǎo)線(xiàn)連接到準(zhǔn)直細(xì)管上，但與支撐桿絕緣。
4、 激光器發(fā)出準(zhǔn)直激光，保證光纖預(yù)制棒氣孔和金屬準(zhǔn)直細(xì)管在同一垂直 線(xiàn)上。
5、 利用靜電起電機(jī)作為靜電發(fā)生裝置。
6、 所有靜電導(dǎo)線(xiàn)連接緊密，電阻小，都連接到靜電發(fā)生裝置的一極上。
下面對(duì)本發(fā)明的原理和工作過(guò)程作進(jìn)一步描述
圖1為本發(fā)明光纖預(yù)制棒的靜電加載嵌入技術(shù)的裝置示意圖。去掉涂覆層并 進(jìn)行表面清潔的裸光纖被放置于光滑無(wú)棱角的載物平臺(tái)上，穿過(guò)已經(jīng)激光校準(zhǔn)的 金屬準(zhǔn)直細(xì)管，由移動(dòng)夾具把持并送入預(yù)先設(shè)置的光纖預(yù)制棒氣孔中。在插入光
5纖的整個(gè)過(guò)程中，始終保證裸光纖與光纖預(yù)制棒帶有同種電荷，避免靜電吸附的 發(fā)生。移動(dòng)光纖夾具被固定在導(dǎo)軌滑塊上，在步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)運(yùn) 動(dòng)到高點(diǎn)時(shí)，夾住裸光纖，向下插入裸光纖；當(dāng)運(yùn)動(dòng)到低點(diǎn)時(shí)，松開(kāi)夾具，返回 高點(diǎn)。如此反復(fù)運(yùn)動(dòng)，直到裸光纖穿過(guò)光纖預(yù)制棒。裸光纖的靜電加載通過(guò)金屬 準(zhǔn)直細(xì)管進(jìn)行；光纖預(yù)制棒的加載通過(guò)光纖預(yù)制棒夾具進(jìn)行；所有靜電加載導(dǎo)線(xiàn) 均統(tǒng)一連接到靜電發(fā)生裝置的一極上，保證同種電荷加載。光纖預(yù)制棒夾具和金 屬準(zhǔn)直細(xì)管均與主立柱之間絕緣。 本發(fā)明的工作過(guò)程及原理為
1、 利用本裝置制作嵌入式光子晶體光纖
首先制成具有均勻排列氣孔的光子晶體光纖預(yù)制棒，兩端側(cè)經(jīng)切割處理后， 選擇嵌入光纖的氣孔。將所有不嵌入光纖的氣孔用特種膠水封死，放置于本裝置 上，由固定夾具夾住。將去掉涂覆層并進(jìn)行表面清潔的裸光纖穿過(guò)巳經(jīng)激光校準(zhǔn) 的金屬準(zhǔn)直細(xì)管，由移動(dòng)光纖夾具把持并送入預(yù)先設(shè)置的光纖預(yù)制棒氣孔中。移 動(dòng)光纖夾具被固定在導(dǎo)軌滑塊上，在步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將裸光纖逐步 插入氣孔中，直至穿出光纖預(yù)制棒的另外一端，滿(mǎn)足要求為止。經(jīng)過(guò)后期處理后， 完成嵌入式光子晶體光纖預(yù)制棒的制作工作。
2、 利用本裝置制作特種嵌入式光纖
首先制成在特定位置上具有氣孔的光纖預(yù)制棒，包括毛細(xì)管、多孔、多芯、 新結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒。選擇其中一到幾個(gè)氣孔作為光纖嵌入氣孔，不同位置、數(shù)量 的嵌入光纖可以得到不同性質(zhì)的特種嵌入式光纖。將預(yù)制棒兩端切割后，用特種 膠水封死不嵌入光纖的氣孔，放置于本裝置上，由固定夾具夾住。將去掉涂覆層 并進(jìn)行表面清潔的裸光纖穿過(guò)巳經(jīng)激光校準(zhǔn)的金屬準(zhǔn)直細(xì)管，由移動(dòng)光纖夾具把 持并送入預(yù)先設(shè)置的光纖預(yù)制棒氣孔中。移動(dòng)光纖夾具被固定在導(dǎo)軌滑塊上，在 步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將裸光纖逐步插入氣孔中，直至穿出光纖預(yù)制棒的 另外一端，滿(mǎn)足要求為止。經(jīng)過(guò)后期處理后，完成特種嵌入式光纖預(yù)制棒的制作 工作。
權(quán)利要求
1、一種光纖預(yù)制棒的靜電加載光纖嵌入裝置，它包括主立柱，在主立柱上自上而下安裝有載物臺(tái)、金屬準(zhǔn)直細(xì)管、光纖預(yù)制棒夾具、激光器，其中金屬準(zhǔn)直細(xì)管與光纖預(yù)制棒夾具與主立柱間絕緣，在立柱的一側(cè)設(shè)置有導(dǎo)軌立柱，導(dǎo)軌立柱上安裝有導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上安裝有滑塊，導(dǎo)軌立柱上安裝有滑塊驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，在滑塊上安裝移動(dòng)光纖夾具，移動(dòng)光纖夾具的位置位于金屬準(zhǔn)直細(xì)管與光纖預(yù)制棒夾具之間，光纖預(yù)制棒夾具與金屬準(zhǔn)直細(xì)管用導(dǎo)線(xiàn)相連之后再通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與靜電發(fā)生裝置的一極相連，激光器發(fā)出的激光穿過(guò)金屬準(zhǔn)直細(xì)管，在放置光纖預(yù)制棒后激光也穿過(guò)待嵌入光纖的氣孔。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖預(yù)制棒的靜電加載光纖嵌入裝置，其特征是所述的載物臺(tái)為光滑無(wú)棱角平臺(tái)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光纖預(yù)制棒的靜電加載光纖嵌入裝置，其特征是所述的靜電發(fā)生器是靜電起電機(jī)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光纖預(yù)制棒的靜電加載光纖嵌入裝置，其特征是在裸光纖嵌入光纖預(yù)制棒的過(guò)程中，裸光纖和光纖預(yù)制棒始終保持同種電荷。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纖預(yù)制棒的靜電加載光纖嵌入裝置，其特征是:在裸光纖嵌入光纖預(yù)制棒的過(guò)程中，裸光纖和光纖預(yù)制棒始終保持同種電荷。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種光纖預(yù)制棒的靜電加載光纖嵌入裝置。它包括主立柱，在主立柱上自上而下安裝有載物臺(tái)、金屬準(zhǔn)直細(xì)管、光纖預(yù)制棒夾具、激光器，其中金屬準(zhǔn)直細(xì)管與光纖預(yù)制棒夾具與主立柱間絕緣。在立柱的一側(cè)設(shè)置有導(dǎo)軌立柱，導(dǎo)軌立柱上安裝有導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上安裝有滑塊，導(dǎo)軌立柱上安裝有滑塊驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，在滑塊上安裝移動(dòng)光纖夾具，移動(dòng)光纖夾具的位置位于金屬準(zhǔn)直細(xì)管與光纖預(yù)制棒夾具之間。光纖預(yù)制棒夾具與金屬準(zhǔn)直細(xì)管用導(dǎo)線(xiàn)相連之后再通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與靜電發(fā)生裝置的一極相連。本發(fā)明不僅可以用在光子晶體光纖預(yù)制棒的嵌入式改造，也可以用來(lái)制作新型毛細(xì)管光纖或多孔、多芯、新結(jié)構(gòu)光纖等。
文檔編號(hào)C03B37/012GK101503275SQ20091007151
公開(kāi)日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2009年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月11日
發(fā)明者劉曉頎, 孫偉民, 張建中, 張志林, 帥 石, 明 袁, 黃宗軍 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)