本技術(shù)涉及材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種光學(xué)系統(tǒng)、光纖制備裝置以及光纖制備方法。

背景技術(shù)：

1、單晶光纖是一種具有光纖形態(tài)的單晶體?，F(xiàn)在市面上常見的單晶光纖包括藍(lán)寶石（al2o3）光纖，釔鋁石榴石（yag）光纖等。與傳統(tǒng)的石英光纖相比，單晶光纖具有熔點(diǎn)高、熱導(dǎo)率高、紅外透過性好、損傷閾值高、非線性效應(yīng)低等優(yōu)勢(shì)，因此，單晶光纖極大的拓寬了傳統(tǒng)光學(xué)晶體材料的應(yīng)用范圍，在高功率激光、中紅外激光、高能射線探測(cè)、高溫傳感等方面有著廣泛的應(yīng)用和重要的應(yīng)用價(jià)值，尤其是在面向航空發(fā)動(dòng)機(jī)的超高溫（高于1400℃）傳感中，單晶光纖更是展現(xiàn)出了極大的應(yīng)用前景。

2、而單晶光纖的制備方法包括導(dǎo)模法、微下拉法、激光器加熱基座法（laser?heatedpedestal?growth，lhpg）等，其中，lhpg是最常用的制備方法之一。與其他的幾種方法相比，lhpg可以實(shí)現(xiàn)直徑100μm以下的光纖的拉制，而其它方法則多適用于制備直徑0.5-2mm的光纖。

3、lhpg具體是指采用激光器聚焦到原材料的基座上，從熔化的原料中重新生長(zhǎng)出晶體材料的一種制造方法。但lhpg的一大特點(diǎn)是熔區(qū)附近的溫度梯度很高，從熔區(qū)到新長(zhǎng)出的光纖的這段區(qū)域里，溫度梯度甚至可以高達(dá)3800℃/cm，而過大的溫度梯度會(huì)帶來(lái)熱應(yīng)力，導(dǎo)致晶體缺陷增多、生長(zhǎng)過程不穩(wěn)定等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供一種光學(xué)系統(tǒng)、光纖制備裝置以及光纖制備方法，以解決相關(guān)技術(shù)中的部分或者全部不足。

2、第一方面，本技術(shù)提供了一種光學(xué)系統(tǒng)，應(yīng)用于光纖制備裝置，包括：第一加熱系統(tǒng)和第二加熱系統(tǒng)。所述第一加熱系統(tǒng)包括第一激光器和第一光路組件。所述第一激光器用于發(fā)射第一激光束，所述第一光路組件用于將所述第一激光束聚焦于所述光纖制備裝置的原料棒。所述第二加熱系統(tǒng)包括第二激光器和第二光路組件。所述第二激光器用于發(fā)射第二激光束，所述第二光路組件用于將所述第二激光束聚焦于所述原料棒的已被所述第一加熱系統(tǒng)加熱后的位置處。

3、可選地，所述第二光路組件包括透鏡組。所述透鏡組包括第二整形透鏡和中空透鏡。其中，所述第二整形透鏡和中空透鏡均位于所述第二激光束的光束路徑上。所述第二整形透鏡用于將所述第二激光束整形為環(huán)形激光。所述中空透鏡用于將所述第二激光束聚焦。

4、可選地，所述第二整形透鏡包括兩個(gè)錐透鏡，兩個(gè)錐透鏡的平面端相對(duì)設(shè)置。其中一個(gè)錐透鏡的錐面端朝指向所述第二激光器的方向設(shè)置，另一個(gè)錐透鏡的錐面端朝遠(yuǎn)離所述第二激光器的方向設(shè)置。

5、可選地，所述第二光路組件還包括反射鏡組，所述反射鏡組設(shè)置于所述第二整形透鏡的出射光束路徑上，并用于將所述環(huán)形激光反射至所述中空透鏡。

6、可選地，所述反射鏡組包括第一反射鏡和第二反射鏡。所述中空透鏡包括第一中空透鏡和第二中空透鏡。所述第二激光束為兩路光束。其中，所述第一反射鏡用于將其中一束所述第二激光束反射至所述第一中空透鏡。所述第二反射鏡用于將另一束所述第二激光束反射至所述第二中空透鏡。

7、可選地，所述第二光路組件還包括擴(kuò)束鏡組，所述擴(kuò)束鏡組設(shè)置于所述第二激光束的光束路徑上，并用于調(diào)節(jié)所述第二激光束的環(huán)寬度。

8、可選地，所述第二激光束為兩路光束；所述擴(kuò)束鏡組用于調(diào)節(jié)兩束所述第二激光束的間隔距離。

9、可選地，所述第一光路組件包括第一整形透鏡、第三反射鏡以及環(huán)形拋物面鏡。所述第一整形透鏡、第三反射鏡以及環(huán)形拋物面鏡均設(shè)置于所述第一激光束的光束路徑上。其中，所述第一整形透鏡用于將第一激光束整形為環(huán)形激光。所述第三反射鏡用于將所述第一整形透鏡出射的第一激光束反射至所述環(huán)形拋物面鏡。所述環(huán)形拋物面鏡用于將所述第一激光束聚焦于所述原料棒。

10、第二方面，本技術(shù)還提供了一種光纖制備裝置，包括安裝架、原料棒和如第一方面所記載的光學(xué)系統(tǒng)。其中，所述光學(xué)系統(tǒng)和所述原料棒均安裝于所述安裝架。所述安裝架包括運(yùn)動(dòng)部件，所述運(yùn)動(dòng)部件連接于所述原料棒，并用于驅(qū)動(dòng)所述原料棒移動(dòng)。

11、可選地，在所述安裝架的高度方向上，所述第二激光束的第二聚焦點(diǎn)高于所述第一激光束的第一聚焦點(diǎn)。并且，所述運(yùn)動(dòng)部件用于驅(qū)動(dòng)原料棒沿所述第一聚焦點(diǎn)指向所述第二聚焦點(diǎn)的方向移動(dòng)。

12、可選地，所述安裝架包括面板和立柱；所述面板包括第一面板和第二面板，所述第一面板和第二面板沿所述安裝架的高度方向?qū)ΨQ設(shè)置，并且所述第一面板高于所述第二面板。多根所述立柱的兩端分別抵靠于所述第一面板和第二面板。所述第一加熱系統(tǒng)設(shè)置于所述第一面板和第二面板之間。所述第二加熱系統(tǒng)設(shè)置于所述第一面板遠(yuǎn)離所述第二面板的一側(cè)。其中，所述第一面板包括聚束孔，第二面板包括作業(yè)孔。所述原料棒穿過所述作業(yè)孔設(shè)置。所述第一激光束聚焦于所述原料棒的頂端，所述第二激光束穿過所述聚束孔并聚焦于所述原料棒的上方。

13、第三方面，本技術(shù)還提供了一種光纖制備方法，包括：

14、通過第一激光器出射聚焦于光纖制備裝置的原料棒的第一激光束，所述第一激光束用于加熱所述原料棒并形成單晶光纖；

15、通過第二激光器出射聚焦于所述單晶光纖的第二激光束，所述第二激光束用于加熱所述單晶光纖。

16、可選地，所述通過第一激光器出射聚焦于光纖制備裝置的原料棒的第一激光束，包括：

17、通過第一整形透鏡將所述第一激光束整形為環(huán)形激光；

18、通過第三反射鏡改變所述第一激光束的光束路徑；

19、通過環(huán)形拋物面鏡將所述第一激光束聚焦于所述原料棒的頂端。

20、可選地，所述通過第二激光器出射聚焦于所述單晶光纖的第二激光束，包括：

21、通過透鏡組將所述第二激光束整形為環(huán)形激光并聚焦于所述單晶光纖。

22、可選地，所述通過透鏡組將所述第二激光束整形為環(huán)形激光并聚焦于所述單晶光纖，包括：

23、通過第二整形透鏡將所述第二激光束整形為環(huán)形激光；

24、通過中空透鏡將所述第二激光束聚焦于所述單晶光纖。

25、可選地，所述通過透鏡組將所述第二激光束整形為環(huán)形激光并聚焦于所述單晶光纖，還包括：

26、通過反射鏡組將所述第二整形透鏡出射的第二整形透鏡反射至所述中空透鏡。

27、可選地，所述通過第二激光器出射聚焦于所述單晶光纖的第二激光束，包括：

28、通過擴(kuò)束鏡組調(diào)節(jié)所述第二激光束的環(huán)寬度。

29、可選地，所述光纖制備方法還包括：

30、通過運(yùn)動(dòng)部件驅(qū)動(dòng)所述原料棒沿所述第一激光束的聚焦點(diǎn)指向所述第二激光束的聚焦點(diǎn)的方向移動(dòng)。

31、本技術(shù)的實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：

32、由上述實(shí)施例可知，本技術(shù)的光學(xué)系統(tǒng)，通過第一加熱系統(tǒng)和第二加熱系統(tǒng)的設(shè)置，能夠在光纖的制備過程中使得原料棒的頂部首先被第一加熱系統(tǒng)所發(fā)射的第一激光束熔化并形成單晶光纖。隨后，第二加熱系統(tǒng)所發(fā)射的第二激光束聚焦于原料棒的已被第一加熱系統(tǒng)加熱后的位置，換句話說，第二加熱系統(tǒng)會(huì)對(duì)已形成單晶光纖的位置進(jìn)行后加熱，從而降低光纖制備過程中的溫度梯度。由此可見，本技術(shù)的光學(xué)系統(tǒng)能夠在光纖的制備過程中，有效地降低結(jié)晶區(qū)域的溫度梯度，從而更好地為光纖進(jìn)行保溫，降低了制備過程中所產(chǎn)生的熱應(yīng)力，進(jìn)而減少了所生成的晶體的缺陷、提高了單晶光纖的質(zhì)量，同時(shí)也提高了結(jié)晶過程的穩(wěn)定性。

33、應(yīng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本技術(shù)。