摘 要

近年来，随着电子器件的微型化突破越来越困难，人们逐渐将目光投向了光子器件的微型化；人们不断制造出高密度，高性能，高合成度的小尺寸微纳光子学器件。微纳光纤相较于普通的单模光纤，直径通常小于或者接近传播的光波长，而且纤芯包层的折射率差很大，具有强光场约束，强倐逝场，小质量，机械强度高，表面粗糙度小，直径均匀性好，损耗低等优点，并且制备简单。在微纳光子学器件领域具有广泛的应用前景，吸引了越来越多学者的目光。

本文主要采用火焰枪（丁烷）将光纤温度加热到其软化温度之上的同时，通过步进电机控制光纤左右拉伸，制备出各种尺寸的小芯径的均匀直光纤。主要内容包括：1. 介绍利用热拉伸法制作小心径光纤的发展历史以及应用前景；2. 分析热拉伸法的实验原理，我们进行实验的热拉伸法的实验系统构成以及介绍各实验部分的功能；3. 根据实验室条件搭建热拉伸实验系统，设置相关的实验参数；得到拉伸尺寸在20∽50μm的小心径光纤；4. 利用控制变量法的方法控制变量，研究光纤拉伸尺寸和拉伸速度，拉伸时间的关系，根据实验测量的光纤尺寸，得到光纤拉伸尺寸和拉伸速度，拉伸时间的关系。

关键词：微纳光纤，热拉伸法，步进电机，控制变量法

Abstract

In recent years, with the miniaturization of electronic devices are more and more difficult, people gradually to look to the miniaturization of photonic devices;People are constantly produce high density, high performance, high degree of synthesis of micro-nano photonics device, small size.Micro-nano optical fiber compared with ordinary single-mode fiber, diameter is usually less than or close to the wavelength of light transmission, and the refractive index of fiber core cladding difference is very big, with strong light field constraints, strong 倐 evanescent field, low mass, high mechanical strength, small surface roughness, diameter uniformity is good, low loss, and simple preparation.In the field of micro nano photonics device has extensive application prospect, attracted the attention of more and more scholars.
This article mainly USES the flame gun (butane) optical fiber temperature heated to its softening temperature above at the same time, through the stepper motor control about optical fiber drawing, preparation of various sizes small uniform straight fiber core diameter.Main content includes: 1. Introduced by hot stretching method be careful of the history of fiber and the application prospect of;2. Analysis of the experimental principle of the hot stretching method, we conduct experiments of hot stretching method of experimental system, and introduces the function of the experimental section;3. According to the laboratory conditions structures, hot tensile experiment system, the related experimental parameters Settings;By stretching size in 20 ∽ 50 microns careful fiber;4. By using the method of control variable method to control variables, the research on optical fiber drawing size and speed of stretching, stretching the relations of time, according to the experimental measurement of optical fiber size, fiber tensile size and drawing speed, stretching time relationship.

Key Words：Micro-nano optical fiber, Hot stretching method, Stepper motor, The control variable method

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

第2章 热拉伸法的技术原理和准备工作 3

2.1 热拉伸法技术介绍 3

2.2 热拉伸法的准备工艺 3

2.2.1. 涂覆层的去除 3

2.2.2 火焰光纤的距离控制 4

2.2.3 光纤的夹具的调整 4

第3章 热拉伸法的实验系统和各部分功能 5

3.1 热拉伸法的实验系统组成 5

3.2 光纤预处理系统 5

3.3 光纤加热系统 5

3.4 光纤拉伸系统 6

3.5 光纤控制系统 7

3.5.1 控制器的组成 7

3.5.2 功能特点 8

3.5.3 控制器相关操作 8

第4章 实验结果与分析 13

4.1 拉伸速度和光纤拉伸尺寸的关系 13

4. 2拉伸加速度和光纤拉伸尺寸的关系 14

4.3 拉伸长度和光纤拉伸尺寸的关系 16

4.4 本章小结 18

第5章 结论 19

参考文献 20

致 谢 20

绪论

1.1 微纳光纤技术介绍及发展

19世纪，科学家从加热到高温的硅矿石中提炼出玻璃后，就着手研究它的物理性能和相关的机械性能^[1]。但是由于当时的科学设施的限制，所以研究陷入困难，对其性能的探究也陷入停滞^[2]。直到进入21世纪以后，物理理论的发展以及相关的器件制作工艺水平的提高^[3]；光纤的研究才慢慢的深入，而且随着光线在通信领域的发展越来越快，光纤通信容量以及速度越来越高^[4]。在这当中，微纳光纤作为研究微纳光子和微纳光纤器件的理论基础，人们将越来越多的研究精力投放在其中^[5]。相较于其他种类的微纳光波导而言，微纳光纤的耦合损耗更低，而且波导表面的损耗更低，并且有较强的倏逝场^[6]。正是由于这些特性，所以微纳光纤量子光学，微纳光学，光纤光学，光纤电子等领域都有着重要的作用，并且在光学的耦合，谐振，调制方面，更是吸引了越来越多学者的研究目光^[7]。

1.2 微纳光纤技术研究意义