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微纳光纤制备

2018/06/19111 作者:佚名
导读: 19 世纪 80 年代,英国科学家 Boys 等人就尝试从高温熔融的矿石中拉制出玻璃细丝,并研究它们的机械性能和用途。 由于当时条件和技术的限制,没有深入研究。 直到一个世纪以后,当光波导理论完整地建立起来之后,研究者才开始对这些由玻璃光纤拉制而成的微纳光纤的光学用途展开研究。 由于玻璃材料的非晶性和黏滞特性,采用火焰或激光加热拉伸玻璃光纤可以很容易地获得直径小至微米量级的光纤。 一个典型的

19 世纪 80 年代,英国科学家 Boys 等人就尝试从高温熔融的矿石中拉制出玻璃细丝,并研究它们的机械性能和用途。 由于当时条件和技术的限制,没有深入研究。 直到一个世纪以后,当光波导理论完整地建立起来之后,研究者才开始对这些由玻璃光纤拉制而成的微纳光纤的光学用途展开研究。 由于玻璃材料的非晶性和黏滞特性,采用火焰或激光加热拉伸玻璃光纤可以很容易地获得直径小至微米量级的光纤。 一个典型的微纳光纤拉制系统中用一个可以往返移动的火焰对一根普通裸光纤进行加热,当光纤中部被加热至软化温度时,在光纤两端施加一定的拉力使光纤向两边拉伸,通过精确控制加热源的温度和拉伸速度,可以在光纤中部获得微纳光纤。 采用该方法制备的微纳光纤具有表面光滑度高、直径均匀性好、长度较长和便于后续操作等特点 。

为获得直径更小的微纳光纤,童利民等提出火焰加热二步拉伸法:采用微米量级直径的微纳光纤作为原材料,通过加热的蓝宝石光纤锥约束和稳定高温拉伸区,进一步拉伸制备小至 50nm 的微纳光纤,并且保持着良好的直径均匀度。 为了提高所制备的微纳光纤的重复性和降低光学传输损耗,Brambilla 等通过改进商用光纤耦合器制作装置的加热源,高重复性地制备了超低损耗的微纳光纤;Sumetsky 等和 Ward 等使用 CO2 激 光、陈 险 峰 等采 用 金 属 电 加 热 作 为 加热 源,均 由 普 通 玻 璃 光纤成功制备出微纳光纤 。

虽然采用上述方法容易制备出高质 量的微纳光纤,但均需要利用传统玻璃光纤作为原材料,这很大程度上限制了微纳光纤的材料。 为了扩充微纳光纤种类,探索由各种材料制备的微纳光纤的特性并研究其构建的微纳光子器件的功能,童利民等又提出了从块状或粉末状玻璃材料中直接拉制微纳光纤的方法,减 少 了 对 原 材 料 的 量 的 需 求 。 此 外 ,Harfenist 等、Yang 等、Gu 等和李宝军等还通过各种方法制备具有良好光学传输特性的高分子材料微纳光纤 。

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