微納光纖制備技術(shù)概述

【摘 要】本文詳細(xì)介紹了幾種微納光纖的制作方法與過程，指出可重復(fù)性的微納光纖制作是其實(shí)用化的關(guān)鍵。

【關(guān)鍵詞】微納光纖；制備技術(shù)；可重復(fù)性

微納光纖器件在通信、傳感領(lǐng)域有著潛在的廣泛應(yīng)用，而順利制作微納光纖是應(yīng)用的前提。微納光纖制備技術(shù)主要有自調(diào)制拉錐法、火焰烘烤拉伸法、改進(jìn)的火焰烘烤拉伸法、塊狀玻璃直接拉制法。

一、微納光纖制備方法

（1）火焰烘烤拉伸法。火焰烘烤拉伸法最開始是制作光纖錐和光纖耦合器的方，制作過程如圖1所示，火焰在光纖下面來回移動(dòng)烘烤，光纖兩端用夾具固定在可電動(dòng)移動(dòng)的夾具臺(tái)上，計(jì)算機(jī)控制這三個(gè)移動(dòng)夾具臺(tái)。光纖的加熱區(qū)域拉伸，光纖直徑減小。加熱源和光纖兩端都被固定在由計(jì)算機(jī)控制的移動(dòng)平臺(tái)上。通過精確控制光纖和火焰的移動(dòng)，光纖錐形狀可以精確控制。這種技術(shù)制作的納米光纖直徑可達(dá)30nm，并且可以制備低損耗的長(zhǎng)納米線。

（2）自調(diào)制拉錐法。這項(xiàng)技術(shù)包括兩個(gè)步驟：第一，使用常規(guī)的火焰烘烤拉伸技術(shù)把光纖拉錐成直徑到幾個(gè)微米的狀態(tài)；然后，光纖斷裂成兩部分，將其中一個(gè)的尾部纏繞到一個(gè)熱藍(lán)寶石棒的尖端，繼續(xù)拉伸直至亞微米直徑。用一個(gè)火焰給藍(lán)寶石棒的尖端加熱，火焰要與光纖保持一定的距離；這樣保證了小的加熱區(qū)域和溫度分布的穩(wěn)定性。盡管自調(diào)制拉錐法制作過程很復(fù)雜，并且損耗相對(duì)較高（至少比其他的制作方法高一個(gè)數(shù)量級(jí)），但是這種方法卻可以制作出更細(xì)直徑的光纖：通過精細(xì)控制制作參數(shù)，納米線的直徑甚至可以達(dá)到10nm。（3）改進(jìn)的火焰烘烤拉伸法。該改進(jìn)方法實(shí)驗(yàn)裝置與圖1相似，只是用了不同的加熱源：將火焰換成微加熱器或者換成CO2激光器加熱的藍(lán)寶石毛細(xì)管。微加熱器是電阻式的，可以通過改變電流來調(diào)節(jié)溫度。CO2激光器加熱的藍(lán)寶石毛細(xì)管這種加熱源的溫度控制是通過改變激光束在藍(lán)寶石毛細(xì)管上的聚焦程度來改變的。改進(jìn)的火焰烘烤拉伸法可以改變加熱過程的溫度，提高了火焰加熱方法的靈活控制能力：使用這種方法可以由受熱軟化的玻璃制備微納米線。如果使用材料為二氧化硅光纖，采用改進(jìn)的火焰烘烤拉伸法時(shí)會(huì)有極低的OH含量（由于燃燒產(chǎn)生的水蒸氣帶入的，大概比火焰烘烤拉伸法低三個(gè)數(shù)量級(jí)）。（4）塊狀玻璃直接拉制法。采用塊狀材料直接拉制納米線的過程如下：加熱藍(lán)寶石小棒，然后尖端插入塊狀玻璃，被接觸的地方就會(huì)變軟；當(dāng)藍(lán)寶石小棒迅速離開，一根微米尺度或者亞微米尺度的玻璃絲就形成了。這種方法及其靈活而且不需要特別貴的設(shè)備，但是納米線的均與性和直徑難以控制。文獻(xiàn)[5]用這種方法從亞碲酸鹽和磷酸鹽玻璃成功拉制了微納米線，文獻(xiàn)[6]從聚合物中成功拉直了微納米線。

二、結(jié)語(yǔ)

以上主要對(duì)幾種微納光纖的制備方式進(jìn)行了概述，雖然每種方法都可以順利制作出微納光纖，但是如何根據(jù)應(yīng)用和需要制作所需長(zhǎng)度、直徑的微納光纖需要進(jìn)一步研究，同時(shí)微納光纖的可重復(fù)性制作是其實(shí)用化的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)

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