关于熔融拉锥系统中氢气加热源的实验研究

摘要

熔融拉锥法以其损耗较低，稳定性较好，适于批量生产等优点，在国内外规模化生产中得到了普遍的使用。面对高速发展的光通信系统，对熔锥型光纤耦合器性能的要求越来越高。在熔融拉锥系统中，氢气燃烧加热是较常用的加热方法。更好的了解氢气加热源的特点及其与光纤的相互作用机理，对生产性能良好的熔融拉锥型光纤耦合器非常重要。
　　本文第一章首先简单介绍了光纤耦合器的三种制作方法和原理，然后主要介绍了熔锥型光纤耦合器的四种加热方法的原理和优缺点、熔融拉锥系统和制备流程及熔锥型光纤耦合器的性能参数。
　　本文第二章主要是熔锥型光纤耦合器的相关理论介绍，包括熔锥型光纤耦合器的工作原理、三种光纤半径曲线理论模型、两种光纤熔融模式及描述两光纤熔融程度的熔融度。
　　第三章和第四章是本文的重点。第三章中主要介绍了熔锥系统中氢气加热源的表征。首先利用K型热电偶测量了氢气加热源在氢气流量为120-220sccm的轴向温度场分布和氢气流量为120、150和190sccm的横向温度场分布，然后进行拉单根实验，寻找氢气加热源在氢气流量为120、150、190、220sccm的附加损耗EL和光纤形状合格的间距范围，此间距范围即为氢气加热源的有效工作范围。氢气加热源的有效工作范围较小，不足1mm,并且随着氢气加热源的增大而减小。
　　本文第四章中主要介绍了氢气加热源与光纤相互作用的实验研究，包括两个方面，一个是单根光纤，另一个是双根光纤（分路器和WDM）。氢气加热源与单根光纤的作用实际上是借助单根光纤研究加热源有效加热宽度W的变化。氢气加热源与双根光纤的相互作用是研究一定条件下制作的光纤耦合器的熔融度D的变化规律。实验发现，有效加热宽度W的范围约为3.3-7.0mm，且随着氢气流量增大有增大的趋势;分路器的熔融度值较大，最小约为1.85，WDM的熔融度值较小，最小接近于1。拉伸速度、分光比、氢气流量和光纤与加热源的间距等都会对熔融度有一定的影响。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 光纤耦合器的制作方法

1．1．1 腐蚀法

1．1．2 抛磨法

1．1．3 熔融拉锥法

1．2 熔锥型光纤耦合器的加热方法

1．2．1 可燃气体加热法

1．2．2 激光加热法

1．2．3 电阻丝加热法

1．2．4 高频电感加热法

1．3 熔融拉锥系统简介

1．3．1 CW200-B熔融拉锥机系统

1．3．2 熔锥型光纤耦合器的制备流程

1．3．3 倒立烧嘴的加热装置

1．4 熔锥型光纤耦合器的参数

1．5 本文研究背景

2 熔锥型光纤耦合器的相关理论

2．1 工作原理

2．2 光纤半径变化模型

2．2．1 e指数型

2．2．2 抛物线型

2．2．3 引入退缩因子和有效熔融区长度

2．3 两种熔融模式

2．3．1 弱熔模式

2．3．2 强熔模式

2．4 熔融度D

3 熔锥系统中氢气加热源的表征

3．1 氢气加热源的温度场分布

3．1．1 K型热电偶

3．1．2 轴向(Z轴正向)温度分布

3．1．3 横向(X轴)温度分布

3．2 氢气加热源的有效工作范围

3．1．1 BX51M金相显微镜

3．1．2 实验内容及方法

3．1．3 有效工作范围结果

3．3 有效工作范围与轴向温度(Z轴正向)分布的关系分析

4 氢气加热源与光纤相互作用的实验研究

4．1 有效加热宽度W

4．1．1 实验内容及方法

4．1．2 有效加热宽度的结果及分析

4．1．3 W与横向温度(X轴)分布的关系分析

4．2 熔融度D

4．2．1 实验内容及方法

4．2．2 分路器的熔融度结果及分析

4．2．3 WDM的熔融度结果及分析

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢