0 引言
　   纯硅芯、纯锗芯光纤具有高导热性、宽透明窗口和高折射率等特点[1]，在红外传输、传感以及全光系统中具有广阔的应用前景[2]。近年来，英国南安普顿大学[3]、美国克莱姆森大学[4]、美国宾夕法尼亚州立大学[5，6]和广州华南理工大学[7]等均开展了纯锗芯、纯硅芯光纤技术研究，在光纤拉丝工艺、光纤退火处理和光纤传输特性等研究方面取得一些成果，这些研究中，光纤是通过石墨炉加热和拉丝塔拉制而成的。上海大学前期同样采用石墨炉加热方式：用熔芯法制备出了包层直径为115~135 μm，纤芯直径为15~17 μm的硅、锗芯光纤[8]，并采用喇曼光谱对硅锗芯光纤的特性进行了分析研究[9]。研究发现：采用石墨炉加热半导体芯光纤的效果并不理想，主要表现为温区过长、纤芯容易被氧化、芯包比不稳定，从而导致光纤的传输性能较差。随着大功率激光技术的发展，利用激光作为光纤拉丝的热源，具有作用时间短、作用区域小、过程可直接观测和不易有杂质等优点。因此，将激光拉丝系统用于纯锗芯光纤的制备中，改善了石墨炉加热方式不易观测、温区过长等问题。但是，在激光拉制锗芯光纤过程中，仍然存在纤芯连续性差、芯包比不稳定等问题。产生这些问题的原因是芯-包层材料不同，虽然纯锗芯光纤和掺杂石英玻璃光纤的包层材料都是石英，但纯锗芯光纤的纤芯材料是锗，而掺杂石英玻璃光纤的纤芯材料是与包层同质的石英。在熔融状态下，锗芯和石英玻璃包层的粘度、比热容和密度存在较大的差异，难以拉制出高质量的纯锗芯光纤。
　　 2004年，佐治亚理工学院Zhiyong Wei等人通过建立二维热流体仿真模型，用于预测石墨炉加热拉制石英玻璃光纤中锥区轮廓形状，并指出在光纤拉丝过程中，芯-包层的流速存在差异[10]。而对于纯锗芯光纤，芯-包层的流速差异会更明显，由此导致在激光拉制纯锗芯光纤过程中，会出现芯区不连续、芯包比不稳定等问题。2017年，上海大学何婷和张炜等人建立激光拉丝模型，并与实验相结合，研究了半导体芯预制棒在激光作用下的温度分布[11]和激光拉制锗芯光纤的动态拉丝过程[12]。但是，并未讨论芯区不连续、芯包比不稳定的问题。
　　 针对激光拉制锗芯光纤过程中出现的芯区不连续问题，本文基于光纤拉制的热传导方程，仿真研究了激光加热条件下，锗芯光纤拉丝过程中芯区锗和包层石英玻璃的流速差异性以及不同拉丝速度对其流速影响。

5 结束语
　　本文建立仿真模型，模拟了纯锗芯石英玻璃包层光纤预制棒拉制成光纤的动态过程，并把仿真得到的预制棒轮廓和摄像机记录的实际激光拉丝轮廓进行对比，实验结果和仿真结果符合较好。通过数值仿真，重点分析了半导体芯光纤拉制过程中芯-包层材料流动速度变化。结果表明：半导体芯光纤拉制过程中，预制棒颈缩区芯-包层材料流动速度差异最明显，不同的光纤拉丝速度对芯-包层材料流动速度影响不同。