[發明專利]一種光纖拉錐系統

有效

• 申請號: 202010736627.9
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111856653B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 謝誠
• 申請（專利權）人: 青島海利創電子科技有限公司
• 主分類號: G02B6/255
• 分類號: G02B6/255
• 代理公司: 無錫知更鳥知識產權代理事務所(普通合伙) 32468
• 代理人: 郭元聰

本發明提出了一種光纖拉錐系統，包括：工作臺；光纖保持組件，固定設置在工作臺上表面的中部，用于對光纖進行支撐使光纖保持穩定；前電極組件和后電極組件，分別間隔且對稱設置在光纖保持組件的前后兩側且與工作臺的上表面固定連接，用于對光纖保持組件支撐的光纖進行加熱；左拉伸組件和右拉伸組件，分別間隔且對稱設置在光纖保持組件的左右兩側，用于將光纖兩側夾緊并向相反的方向進行拉伸；觀測組件，固定設置在前電極組件與光纖保持組件之間，用于對光纖保持組件支撐的光纖進行觀察；照射組件，間隔設置在后電極組件后側且與工作臺上表面固定連接，用于對光纖保持組件支撐的光纖進行照射，本發明具有能更好的實現光纖的拉錐過程的優點。

技術領域

本發明屬于光纖器件制造設備技術領域，特別涉及一種光纖拉錐系統。

背景技術

目前，微納光纖是一種直徑與其傳輸的光波長相近的光波導，通常由物理拉伸方法制成，具有強光場約束、強倏逝場、表面場增強效應以及反常波導色散等特性，基于其諸多特性，研究人員開發了一系列光纖器件，廣泛應用于光通信、激光器、傳感與檢測、非線性光學、量子光學等領域。

微納光纖體積小、損耗低的特點使其成為片上光網絡傳輸的理想介質。隨著CMOS工藝的發展，高性能集成電路的集成度與工作頻率逐漸提高，當工作頻率提高至GHz乃至更高量級時，傳統片上金屬連線受限于寄生電容、延遲時間、信號串擾等問題，將無法正常工作。相較于電介質傳輸，光信號傳輸具有許多電介質不可比擬的優點，如高帶寬、低延遲、抗干擾等，有望替代傳統片上系統所使用的共享總線。

光纖通信系統已在中、長、短距離通信應用場景中得以廣泛應用，但對于片上級微尺度光通信，傳統多模、單模光纖已無法使用，采用體積遠小于標準單模光纖的微納光纖方可與其適配，并有望突破現有總線架構的帶寬瓶頸，在降低系統功耗的同時大幅提髙片上通訊效率，助力髙性能集成電路系統開發。

利用微納光纖倏逝場能量強的特點，可開發各類具有尺寸微小、成本低廉、抗外界電磁干擾等諸多優勢的無源光纖傳感器。通過對普通光纖進行拉錐，可制備出微納光纖。當微納光纖的周圍環境介質折射率發生變化時，倏逝波穿透深度與能量大小也隨之發生改變，通過對接收端光強與光譜進行探測與分析，可實現對周圍環境介質特性的分析。針對微納光纖傳感所具備的諸多優勢，研究人員開發了多種新型微納光纖傳感器。

基于微光纖模式干涉儀的全光纖傳感器具有靈敏度高、結構簡單、制造容易、成本低等優點，已在應變、彎曲、磁場、液位、溫度、空氣或生化傳感領域中得到廣泛應用。由于微納光纖表面的強倏逝場與周圍環境的直接相互作用，微光纖傳感能夠直接探測周圍介質的微量變化，使得對傳統光纖傳感對象如液體折射率等的靈敏度有明顯提升，將使海水中濃度極低的硝酸鹽的檢測成為可能。此外，微納光纖模式干涉儀具有小尺寸，易于制作，微尺度探測等優勢，為未來低成本化、多功能化、集成化的光纖手段進行海洋或其他液體的原位超高靈敏度的傳感研研究提供了科學依據。

為研制出具有強倏逝場、高靈敏度、均勻度高的微納光纖器件，通常使用熔融拉錐工藝實現對微納光纖傳感器的加工。熔融拉錐工藝是目前制造光纖耦合器、光開關、微納光纖傳感器等各類光纖器件最為普遍的解決方案之一，熔融拉錐工藝因其流程較為簡單且易于控制、良率高而得以廣泛應用。

熔融拉錐工藝，即通過各種加熱方式使光纖處于熔融狀態的同時，在兩端施加拉伸力，配以顯微鏡頭或其他傳感器進行實時監測，從而將光纖熔融區域塑形為預期狀態。加熱過程中，光纖的主要成分二氧化硅熔點高達1600℃，且要求精確控制加熱區域大小，因此加熱方式成為光纖熔融拉錐過程中極為重要的因素之一，將直接影響光纖拉錐的效率與出品質量。