[发明专利]一种温度场分布可编程的变温加热装置

说明书

本发明提供的是一种温度场分布可编程的变温加热装置，由多个加热棒材、电极冷却系统、保温装置组成，其特征在于，所述的加热棒材成阵列式分布；电极冷却系统包括电极与内嵌于电极内的冷却通孔，用于加热棒材的导电和电极与加热棒材连接部位的冷却；保温装置用于加热孔道区域内的温度场稳定。本发明具有可编程温控范围大，高温条件下加热时间长的优点，适用于光纤以及光纤尺度微小线性材料加热高温处理，可广泛应用于光纤热扩散、光纤微透镜、螺旋光纤制备，长周期光纤光栅制备，属于新型光纤微结构制备领域。

(一)技术领域

本发明涉及的是一种温度场分布可编程的变温加热装置，适用于光纤以及光纤尺度微小线性材料加热高温处理，可广泛应用于光纤热扩散、光纤微透镜、螺旋光纤制备，长周期光纤光栅制备，属于新型光纤微结构制备领域。

(二)背景技术

随着科技的进步，元件小型化，集成度高，功能性强成为未来发展的重要方向。微光学元件就是光学元件小型化,集成化的一种典型代表器件。传统的光学器件逐渐被光纤微元件替代，如光纤微透镜，热扩散光纤，螺旋光纤等。为解决光纤螺旋，拉锥，热扩散等问题科研人员设计了多种装置，但市面上的微光纤元件制备装置存在结构复杂，功能单一，装置利用率低等诸多问题。

长周期光纤光栅的制备方法在公开号为107632336A的专利《一种长周期光栅及其制作方法》中提出，即单模光纤与高数值孔径光纤熔接，然后用二氧化碳激光器对高数值孔径的光纤进行热扩散实现长周期光栅的制作。这种方法忽略了单模光纤与高数值孔径的光纤熔接时纤芯粒子也会向包层扩散，且操作繁琐，不适合批量化生产。热扩散光纤的制备在公开号为100192075的专利《热扩散光纤的制备方法及其装置》中提出，即将光纤阵列放置在含有多个加热槽的夹具中，利用丙烷和氧气作为混合燃料来加热夹具，将所需要扩散的部分在微型加热器间移动实现光纤热扩散，这种方法采用易燃气体作为燃料具有一定的危险性，且只适合用于光纤热扩散。扩大光纤的模场直径的方法在公开号为1260588C的专利《用于扩大光纤模场直径的方法及设备》中提出，即光纤排列在含有出气孔燃烧器的下方，对光纤进行加热。这种方法光纤受热不均匀，且温度场分布不均匀。

(三)发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种温度场分布可编程的变温加热装置。

一种温度场分布可编程的变温加热装置，包括多个加热棒材，电极冷却系统，保温装置，其特征在于，所述系统中加热棒材中央加工成形成2—5mm的高温光纤微加工孔道；多个加热棒材的两端分别对称固定于相应电极冷却系统的铜质电极之中并与铜质电极有良好接触，形成加热棒材阵列，铜质电极通过冷却系统冷却加热棒材的两个固定端；同时加热棒材穿过保温装置，加热棒材阵列固定于铜质电极上，铜质电极之间用绝缘片隔离。

优选地，所述的加热装置采用电阻加热法，利用电流流过导体的焦耳效应产生的热能对光纤进行电加热的方法。

优选地，所述的加热棒材可以是二硅化钼，也可以是掺杂有钨金属的二硅化钼材料。

优选地，所述的加热棒材中央为一个高电阻值的“O”型加热区，该加热区域的温度由加热棒材两端电压大小变化控制，“O”型加热区域孔内的温度最高可达1700℃，可用于光纤高温微加工。加热棒材的两端涂有导电材料，以尽量减小连接电阻，减缓氧化。

优选地，所述的冷却系统具有多组纯铜材质的电极，铜质电极上制备有固定加热棒材的孔道，与加热棒材形成良好的接触；铜质电极中间制备有冷却通道，用于电极和加热棒两端的冷却降温；铜质电极底端连接有铜质接线端子，用于导线和铜质电极的连接。

优选地，所述加热棒材阵列加热区域的温度场分布可通过调节加载在加热棒材两端的电压进行编程调控。

优选地，所述的加热棒材采用阵列式分布，且加热棒材的数量可在轴向上增加来扩大加热区间。

优选地，所述的加热棒材中央为圆形加热孔。