专利名称：一种利用化学腐蚀法制备微细光纤的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备微细光纤的方法，特别是关于一种利用化学腐蚀法制备微细光纤的方法。
背景技术：
微细光纤主要应用于微纳加工领域以及光波导传输领域，现有的微细光纤制备方法以机械拉伸法和化学腐蚀法为主，机械拉伸法利用光纤的热熔性，应用激光或红外光对光纤中间一处进行加热，同时在两端施加外力均勻缓慢拉伸，随着拉伸的进行，光纤在加热点处逐渐变细直至被拉断，可制造出应用于扫描近场光学显微镜的锥形光纤探针，针尖曲率半径在纳米量级。但是机械拉伸法不能获得具有一定长度且直径均勻的光纤。现阶段最为普及使用的微细光纤制备方法是化学腐蚀法，化学腐蚀法的原理是利用氢氟酸与二氧化硅之间的化学反应将光纤逐层腐蚀后得到微细光纤，具体的反应公式为 Si02(s)+4HF(aq) — SiF4 (g)+2H20。目前，利用化学腐蚀法制备微细光纤仍是以制备光纤探针为主，将光纤纤芯置于氢氟酸溶液中，将置于液面下的光纤完全腐蚀，利用液面的毛细作用原理，实现在液面处制备具有一定锥度的锥形针尖，但是目前尚无制备具有一定长度且直径均勻的微细光纤的方法。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种光纤直径在微米量级，光纤表面光洁度好、光纤直径在长度方向上均勻，且能够缩短制备微细光纤的时间的利用化学腐蚀法制备微细光纤的方法。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种利用化学腐蚀法制备微细光纤的方法，包括以下步骤1)设置一包括有超声波清洗机、放置有浓硫酸溶液的容器、放置有去离子水的容器和放置有氢氟酸溶液的容器的制备微细光纤的装置，所述超声波清洗机包括有清洗槽；幻对待处理的光纤的树脂外包层进行腐蚀，具体过程为将放置有浓硫酸溶液的容器静置于所述超声波清洗机的清洗槽中，且将所述清洗槽中加入适量的水，水平面的高度低于所述容器的顶端，将待处理的光纤浸没在所述浓硫酸溶液中，打开所述超声波清洗机的开关，将光纤在所述浓硫酸溶液中进行腐蚀后，将去除树脂外包层后的光纤取出； 3)将所述去除树脂外包层的光纤在去离子水中进行浸泡，将光纤上残留的浓硫酸溶液清洗掉后取出；4)将盛有氢氟酸溶液的容器静置于超声波清洗机的清洗槽中，将清洗槽中加入适量的水，水平面的高度要低于容器的顶端，将经过去离子水清洗的光纤浸没在氢氟酸溶液中，打开超声清洗机的开关，将光纤在氢氟酸溶液中腐蚀后取出力)将经所述氢氟酸溶液腐蚀后的光纤放置于去离子水中浸泡后取出。所述光纤为单模光纤、多模光纤中的一种。所述浓硫酸的浓度、氢氟酸溶液的浓度、浓硫酸的腐蚀时间和氢氟酸的腐蚀时间根据待处理光纤的长度、待处理光纤的直径、制备光纤的长度和制备光纤的直径确定。所述浓硫酸溶液的浓度采用70% 98%，所述氢氟酸溶液的浓度采用20% 60%。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明由于将光纤放置在氢氟酸溶液中，将盛有氢氟酸溶液的容器放置在超声波清洗机的清洗槽中，且在化学腐蚀的同时加入超声波，超声波使得氢氟酸溶液产生机械振动，因此能够加速光纤的腐蚀，有效缩短制备光纤的时间。2、本发明由于增加了超声波的作用，使得氢氟酸溶液在操作过程中浓度更加均勻，与现有的无超声波辅助的化学腐蚀制备光纤的方法相比，光纤表面得到均勻腐蚀，有效提高了制备的光纤的表面光洁度和直径在长度方向上的均勻性，能够避免所制备的光纤表面出现不平或部分区段内部有气泡或空穴的情况发生。本发明可以广泛应用于微细光纤的制备中。
图1是采用本发明制备的光纤在扫描电子显微镜下的效果示意图；图2是采用现有的化学腐蚀方法制备的光纤扫描电子显微镜下的效果示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。本发明利用化学腐蚀法制备微细光纤的方法，包括以下步骤1)本发明的制备微细光纤的装置包括有一超声波清洗机、一放置有浓硫酸的容器、一放置有去离子水的容器和一放置有氢氟酸溶液的容器。2)对待处理的光纤的树脂外包层进行腐蚀，具体过程为将放置有浓度为70% 98%的浓硫酸溶液的容器静置于超声波清洗机的清洗槽中，且将清洗槽中加入适量的水， 水平面的高度要低于容器的顶端，根据实际需要，截取一定长度的光纤，本实施例中所使用的光纤为多模光纤，光纤的长度为5. 3毫米，光纤直径为125微米，将待处理的光纤完全浸没在浓硫酸溶液中，打开超声波清洗机的开关，将光纤在浓硫酸溶液中腐蚀20分钟左右， 将去除树脂外包层后的光纤取出。2)将去除树脂外包层的光纤浸没在去离子水容器中大约30秒，彻底清洗掉可能残留在光纤上的浓硫酸溶液后取出。3)将盛有浓度为20% 60%的氢氟酸溶液的容器静置于超声波清洗机的清洗槽中，且将清洗槽中加入适量的水，水平面的高度要低于容器的顶端，将经过去离子水清洗的光纤完全浸没在氢氟酸溶液中，打开超声清洗机的开关，将光纤在氢氟酸溶液中腐蚀大约为45分钟后，将光纤取出。4)为了彻底清洗掉可能残留在光纤上的氢氟酸溶液，将经氢氟酸溶液腐蚀后的光纤放置于去离子水中浸泡大约30秒后取出，并将取出的光纤通风干燥，干燥时间为10分钟
左右ο上述实施例中，待处理的光纤还可以为单模光纤。上述各实施例中，根据所选择待腐蚀光纤的长度、光纤的直径、所需制备的光纤长度和直径的不同，对待腐蚀的氢氟酸溶液的浓度和腐蚀时间这两个腐蚀参数进行选取，步骤2) 4)也可以采用扫描电子显微镜对腐蚀的结果进行观察，根据观察的结果对腐蚀时间进行控制。上述各实施例中，为了方便光纤在腐蚀过程中容易夹取，可以将光纤的一端固定
在一夹取装置上。如图1、图2所示，采用本发明制备长度为5. 3毫米的光纤，制备完成后在5. 3毫米长度方向上光纤直径的均勻性很好，光纤直径平均为3微米，光纤表面光洁度好(如图1所示)，未采用本发明制备的光纤的表面不平、且部分区段内部有气泡或空穴的情况发生，而且光纤在长度方向上直径不均勻(如图2所示)。上述各实施例仅用于说明本发明，其中实施方法的步骤都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
权利要求
1.一种利用化学腐蚀法制备微细光纤的方法，包括以下步骤1)设置一包括有超声波清洗机、放置有浓硫酸溶液的容器、放置有去离子水的容器和放置有氢氟酸溶液的容器的制备微细光纤的装置，所述超声波清洗机包括有清洗槽；2)对待处理的光纤的树脂外包层进行腐蚀，具体过程为将放置有浓硫酸溶液的容器静置于所述超声波清洗机的清洗槽中，且将所述清洗槽中加入适量的水，水平面的高度低于所述容器的顶端，将待处理的光纤浸没在所述浓硫酸溶液中，打开所述超声波清洗机的开关，将光纤在所述浓硫酸溶液中进行腐蚀后，将去除树脂外包层后的光纤取出；3)将所述去除树脂外包层的光纤在去离子水中进行浸泡，将光纤上残留的浓硫酸溶液清洗掉后取出；4)将盛有氢氟酸溶液的容器静置于超声波清洗机的清洗槽中，将清洗槽中加入适量的水，水平面的高度要低于容器的顶端，将经过去离子水清洗的光纤浸没在氢氟酸溶液中，打开超声清洗机的开关，将光纤在氢氟酸溶液中腐蚀后取出；5)将经所述氢氟酸溶液腐蚀后的光纤放置于去离子水中浸泡后取出。
2.如权利要求1所述的一种利用化学腐蚀法制备微细光纤的方法，其特征在于所述光纤为单模光纤、多模光纤中的一种。
3.如权利要求1或2所述的一种利用化学腐蚀法制备微细光纤的方法，其特征在于 所述浓硫酸的浓度、氢氟酸溶液的浓度、浓硫酸的腐蚀时间和氢氟酸的腐蚀时间根据待处理光纤的长度、待处理光纤的直径、制备光纤的长度和制备光纤的直径确定。
4.如权利要求3所述的一种利用化学腐蚀法制备微细光纤的方法，其特征在于所述浓硫酸溶液的浓度采用70% 98%，所述氢氟酸溶液的浓度采用20% 60%。
全文摘要
本发明涉及一种利用化学腐蚀法制备微细光纤的方法，包括以下步骤设置一包括有超声波清洗机、放置有浓硫酸溶液的容器、放置有去离子水的容器和放置有氢氟酸溶液的容器的制备微细光纤的装置，对待处理的光纤的外树脂包层进行腐蚀处理将去除树脂包层后的光纤取出；将所述去除树脂包层的光纤在去离子水中进行浸泡，将光纤上残留的浓硫酸溶液清洗掉后取出；将盛有氢氟酸溶液的容器静置于超声波清洗机的清洗槽中，将清洗槽中加入适量的水，水平面的高度要低于容器的顶端，将经过去离子水清洗的光纤浸没在氢氟酸溶液中，打开超声清洗机的开关，将光纤在氢氟酸溶液中腐蚀后，将光纤取出；将经氢氟酸溶液腐蚀后的光纤放置于去离子水中浸泡后取出。本发明可以广泛应用于微细光纤的制备中。
文档编号G02B6/02GK102565925SQ201210015000
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月17日 优先权日2012年1月17日
发明者刘佳琛, 刘大猛, 张少婧, 王惠, 邵天敏 申请人:清华大学