[发明专利]一种光纤拉锥系统

说明书

本发明提出了一种光纤拉锥系统，包括：工作台；光纤保持组件，固定设置在工作台上表面的中部，用于对光纤进行支撑使光纤保持稳定；前电极组件和后电极组件，分别间隔且对称设置在光纤保持组件的前后两侧且与工作台的上表面固定连接，用于对光纤保持组件支撑的光纤进行加热；左拉伸组件和右拉伸组件，分别间隔且对称设置在光纤保持组件的左右两侧，用于将光纤两侧夹紧并向相反的方向进行拉伸；观测组件，固定设置在前电极组件与光纤保持组件之间，用于对光纤保持组件支撑的光纤进行观察；照射组件，间隔设置在后电极组件后侧且与工作台上表面固定连接，用于对光纤保持组件支撑的光纤进行照射，本发明具有能更好的实现光纤的拉锥过程的优点。

技术领域

本发明属于光纤器件制造设备技术领域，特别涉及一种光纤拉锥系统。

背景技术

目前，微纳光纤是一种直径与其传输的光波长相近的光波导，通常由物理拉伸方法制成，具有强光场约束、强倏逝场、表面场增强效应以及反常波导色散等特性，基于其诸多特性，研究人员开发了一系列光纤器件，广泛应用于光通信、激光器、传感与检测、非线性光学、量子光学等领域。

微纳光纤体积小、损耗低的特点使其成为片上光网络传输的理想介质。随着CMOS工艺的发展，高性能集成电路的集成度与工作频率逐渐提高，当工作频率提高至GHz乃至更高量级时，传统片上金属连线受限于寄生电容、延迟时间、信号串扰等问题，将无法正常工作。相较于电介质传输，光信号传输具有许多电介质不可比拟的优点，如高带宽、低延迟、抗干扰等，有望替代传统片上系统所使用的共享总线。

光纤通信系统已在中、长、短距离通信应用场景中得以广泛应用，但对于片上级微尺度光通信，传统多模、单模光纤已无法使用，采用体积远小于标准单模光纤的微纳光纤方可与其适配，并有望突破现有总线架构的带宽瓶颈，在降低系统功耗的同时大幅提髙片上通讯效率，助力髙性能集成电路系统开发。

利用微纳光纤倏逝场能量强的特点，可开发各类具有尺寸微小、成本低廉、抗外界电磁干扰等诸多优势的无源光纤传感器。通过对普通光纤进行拉锥，可制备出微纳光纤。当微纳光纤的周围环境介质折射率发生变化时，倏逝波穿透深度与能量大小也随之发生改变，通过对接收端光强与光谱进行探测与分析，可实现对周围环境介质特性的分析。针对微纳光纤传感所具备的诸多优势，研究人员开发了多种新型微纳光纤传感器。

基于微光纤模式干涉仪的全光纤传感器具有灵敏度高、结构简单、制造容易、成本低等优点，已在应变、弯曲、磁场、液位、温度、空气或生化传感领域中得到广泛应用。由于微纳光纤表面的强倏逝场与周围环境的直接相互作用，微光纤传感能够直接探测周围介质的微量变化，使得对传统光纤传感对象如液体折射率等的灵敏度有明显提升，将使海水中浓度极低的硝酸盐的检测成为可能。此外，微纳光纤模式干涉仪具有小尺寸，易于制作，微尺度探测等优势，为未来低成本化、多功能化、集成化的光纤手段进行海洋或其他液体的原位超高灵敏度的传感研研究提供了科学依据。

为研制出具有强倏逝场、高灵敏度、均匀度高的微纳光纤器件，通常使用熔融拉锥工艺实现对微纳光纤传感器的加工。熔融拉锥工艺是目前制造光纤耦合器、光开关、微纳光纤传感器等各类光纤器件最为普遍的解决方案之一，熔融拉锥工艺因其流程较为简单且易于控制、良率高而得以广泛应用。

熔融拉锥工艺，即通过各种加热方式使光纤处于熔融状态的同时，在两端施加拉伸力，配以显微镜头或其他传感器进行实时监测，从而将光纤熔融区域塑形为预期状态。加热过程中，光纤的主要成分二氧化硅熔点高达1600℃，且要求精确控制加热区域大小，因此加热方式成为光纤熔融拉锥过程中极为重要的因素之一，将直接影响光纤拉锥的效率与出品质量。