光纤预制棒的静电加载光纤嵌入装置.pdf

本发明提供的是一种光纤预制棒的静电加载光纤嵌入装置。它包括主立柱，在主立柱上自上而下安装有载物台、金属准直细管、光纤预制棒夹具、激光器，其中金属准直细管与光纤预制棒夹具与主立柱间绝缘。在立柱的一侧设置有导轨立柱，导轨立柱上安装有导轨，导轨上安装有滑块，导轨立柱上安装有滑块驱动步进电机，在滑块上安装移动光纤夹具，移动光纤夹具的位置位于金属准直细管与光纤预制棒夹具之间。光纤预制棒夹具与金属准直细管用导线相连之后再通过导线与静电发生装置的一极相连。本发明不仅可以用在光子晶体光纤预制棒的嵌入式改造，也可以用来制作新型毛细管光纤或多孔、多芯、新结构光纤等。

1、  一种光纤预制棒的静电加载光纤嵌入装置，它包括主立柱，在主立柱上自上而下安装有载物台、金属准直细管、光纤预制棒夹具、激光器，其中金属准直细管与光纤预制棒夹具与主立柱间绝缘，在立柱的一侧设置有导轨立柱，导轨立柱上安装有导轨，导轨上安装有滑块，导轨立柱上安装有滑块驱动步进电机，在滑块上安装移动光纤夹具，移动光纤夹具的位置位于金属准直细管与光纤预制棒夹具之间，光纤预制棒夹具与金属准直细管用导线相连之后再通过导线与静电发生装置的一极相连，激光器发出的激光穿过金属准直细管，在放置光纤预制棒后激光也穿过待嵌入光纤的气孔。

2、  根据权利要求1所述的光纤预制棒的静电加载光纤嵌入装置，其特征是：所述的载物台为光滑无棱角平台。

3、  根据权利要求1或2所述的光纤预制棒的静电加载光纤嵌入装置，其特征是：所述的静电发生器是静电起电机。

4、  根据权利要求1或2所述的光纤预制棒的静电加载光纤嵌入装置，其特征是：在裸光纤嵌入光纤预制棒的过程中，裸光纤和光纤预制棒始终保持同种电荷。

5、  根据权利要求3所述的光纤预制棒的静电加载光纤嵌入装置，其特征是：在裸光纤嵌入光纤预制棒的过程中，裸光纤和光纤预制棒始终保持同种电荷。

光纤预制棒的静电加载光纤嵌入装置
(一)技术领域
本发明涉及的是一种光纤嵌入装置，特别是一种光纤预制棒的静电加载光纤嵌入装置。
(二)背景技术
光纤预制棒是一种具有特定折射率剖面的超纯度石英玻璃棒，可以在光纤拉锥机上制成光纤。光纤的最终结构主要取决于预制棒的结构及折射率分布。目前制作光纤预制棒的包括PCVD、OVD、VAD、MCVD等方法，通过各种技术改变预制棒的内部折射率分布。
1996年，J.Knight等人制成了光子晶体光纤，发明了一种新颖的光纤技术制作。光子晶体光纤由于可以通过控制气孔的大小、间距、排列方式和层数来实现单模、超连续、偏振等多种不同的功能。
有些领域需要特殊形状、结构的特种光纤，希望光纤能够具有更灵活的折射率分布，并具有新颖偏振及色散特性，作为光子学器件的组成部分。
本发明申请的发明人曾经提出了多芯嵌入式光子晶体光纤的设计及制作方法(Sun Weimin，Liu Xiaoqi，Fu Fenghua，Zhang Jiazhong，Fabrication offiber-embedded multi-core photonic crystal fibers，Chinese Optics Letters，6(10)：715-717，2008.)，嵌入式光子晶体光纤利用在光子晶体光纤预制棒中嵌入多模光纤，使光纤中折射率的分布更为灵活，而且光纤结构也可以根据嵌入光纤的数量和位置进行方便的调整，实现不同的目的。在嵌入式光子晶体光纤制作过程中，难度最大的就是如何将去掉包层的多模光纤嵌入光纤预制棒中。由于光纤预制棒中气孔的尺度一般只有135-145微米，相对于裸光纤外径125微米并不大很多，因此光纤在嵌入光纤预制棒的过程中会由于摩擦起电而产生强烈的静电吸附作用而无法穿过光纤预制棒。如果光纤预制棒的尺度在10-20cm，这种吸附作用并不明显，但对于一根50-150cm的光纤预制棒，将一根裸光纤穿过去就变成一个非常困难的工作了。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种可以有效避免对嵌入光纤吸附作用的光纤预制棒的静电加载光纤嵌入装置。
本发明的目的是这样实现的：它包括主立柱，在主立柱上自上而下安装有载物台、金属准直细管、光纤预制棒夹具、激光器，其中金属准直细管与光纤预制棒夹具与主立柱间绝缘。在立柱的一侧设置有导轨立柱，导轨立柱上安装有导轨，导轨上安装有滑块，导轨立柱上安装有滑块驱动步进电机，在滑块上安装移动光纤夹具，移动光纤夹具的位置位于金属准直细管与光纤预制棒夹具之间。光纤预制棒夹具与金属准直细管用导线相连之后再通过导线与静电发生装置的一极相连。激光器发出的激光穿过金属准直细管，在放置光纤预制棒后激光也穿过待嵌入光纤的气孔。
本发明还可以包括：
1、所述的载物台为光滑无棱角平台。
2、所述的静电发生装置是静电起电机。
3、在裸光纤嵌入光纤预制棒的过程中，裸光纤和光纤预制棒始终保持同种电荷。
本发明主要由静电发生装置，静电加载装置，激光器及金属细管准直装置，光纤预制棒夹具，移动光纤夹具及步进电机驱动装置组成；待嵌入光纤的光纤预制棒被固定在光纤预制棒夹具上；准直细管和光纤预制棒对应气孔经激光准直装置调整到同一垂直线上；裸光纤由载物台经过金属准直细管，被由步进电机控制的移动光纤夹具送入光纤预制棒的相应气孔中；光纤预制棒夹具与金属准直细管连接到静电发生器的一极上，保证光纤预制棒与裸光纤具有同种电荷，消除摩擦起电现象；移动光纤夹具将裸光纤逐步插入光纤预制棒的气孔中。
本发明采用静电嵌入技术来实现将裸光纤嵌入光纤预制棒的目的，是制作特种光纤的关键技术。系统调整过程中需要首先将光纤预制棒固定，再利用激光准直装置进行竖直矫正，保证准直细管、待嵌入气孔都在同一垂直线上。在嵌入过程中，移动光纤夹具由步进电机通过导轨控制，在高点把住光纤，在低点放开，将裸光纤逐渐送入气孔，待光纤穿过光纤预制棒后停止。在嵌入过程中，裸光纤通过准直细管加载静电，光纤预制棒通过光纤预制棒夹具加载同种电荷的静电，使裸光纤和光纤预制棒始终保持同性相斥的状态，消除静电摩擦。移动光纤夹具固定在导轨滑座上，由步进电机控制移动，移动速度及方向由步进电机控制。
本发明设计了一种静电加载的方法，使光纤预制棒和嵌入光纤都带同种电荷，互相排斥，就可以有效避免嵌入光纤过程中的静电吸附作用。本发明不仅可以用在光子晶体光纤预制棒的嵌入式改造，也可以用来制作新型毛细管光纤或多孔、多芯、新结构光纤等。
(四)附图说明
图1为本发明的结构示意图。
(五)具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1，裸光纤1放置在载物台12上，并经过金属准直细管2，被移动光纤夹具4送入光纤预制棒7相应气孔中；光纤预制棒7被一对光纤预制棒夹具10固定在主立柱11上，并利用激光器8准直保证垂直放置，且对准裸光纤1；光纤预制棒夹具10和金属准直细管2用导线9连接到静电发生装置13的一极上；移动光纤夹具4固定在滑块5上，滑块5沿导轨6在步进电机3的带动下往复运动；光纤夹具4可在高点把住裸光纤1并在低点放开；主立柱11用来固定载物台12、金属准直细管2、光纤预制棒夹具10；导轨立柱14用来固定步进电机3和导轨6。
本发明还可以包括这样一些特点：
1、载物台为光滑无棱角平台，避免裸光纤受损。
2、静电导线连接到光纤预制棒夹具上，但与支撑杆绝缘。
3、静电导线连接到准直细管上，但与支撑杆绝缘。
4、激光器发出准直激光，保证光纤预制棒气孔和金属准直细管在同一垂直线上。
5、利用静电起电机作为静电发生装置。
6、所有静电导线连接紧密，电阻小，都连接到静电发生装置的一极上。
下面对本发明的原理和工作过程作进一步描述：
图1为本发明光纤预制棒的静电加载嵌入技术的装置示意图。去掉涂覆层并进行表面清洁的裸光纤被放置于光滑无棱角的载物平台上，穿过已经激光校准的金属准直细管，由移动夹具把持并送入预先设置的光纤预制棒气孔中。在插入光纤的整个过程中，始终保证裸光纤与光纤预制棒带有同种电荷，避免静电吸附的发生。移动光纤夹具被固定在导轨滑块上，在步进电机的带动下往复运动。当运动到高点时，夹住裸光纤，向下插入裸光纤；当运动到低点时，松开夹具，返回高点。如此反复运动，直到裸光纤穿过光纤预制棒。裸光纤的静电加载通过金属准直细管进行；光纤预制棒的加载通过光纤预制棒夹具进行；所有静电加载导线均统一连接到静电发生装置的一极上，保证同种电荷加载。光纤预制棒夹具和金属准直细管均与主立柱之间绝缘。
本发明的工作过程及原理为：
1、利用本装置制作嵌入式光子晶体光纤：
首先制成具有均匀排列气孔的光子晶体光纤预制棒，两端侧经切割处理后，选择嵌入光纤的气孔。将所有不嵌入光纤的气孔用特种胶水封死，放置于本装置上，由固定夹具夹住。将去掉涂覆层并进行表面清洁的裸光纤穿过已经激光校准的金属准直细管，由移动光纤夹具把持并送入预先设置的光纤预制棒气孔中。移动光纤夹具被固定在导轨滑块上，在步进电机的带动下往复运动，将裸光纤逐步插入气孔中，直至穿出光纤预制棒的另外一端，满足要求为止。经过后期处理后，完成嵌入式光子晶体光纤预制棒的制作工作。
2、利用本装置制作特种嵌入式光纤
首先制成在特定位置上具有气孔的光纤预制棒，包括毛细管、多孔、多芯、新结构光纤预制棒。选择其中一到几个气孔作为光纤嵌入气孔，不同位置、数量的嵌入光纤可以得到不同性质的特种嵌入式光纤。将预制棒两端切割后，用特种胶水封死不嵌入光纤的气孔，放置于本装置上，由固定夹具夹住。将去掉涂覆层并进行表面清洁的裸光纤穿过已经激光校准的金属准直细管，由移动光纤夹具把持并送入预先设置的光纤预制棒气孔中。移动光纤夹具被固定在导轨滑块上，在步进电机的带动下往复运动，将裸光纤逐步插入气孔中，直至穿出光纤预制棒的另外一端，满足要求为止。经过后期处理后，完成特种嵌入式光纤预制棒的制作工作。