一种光纤阵列排布的固定结构及其制作装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术为一种光纤阵列排布的固定结构及其制作装置，本固定结构的约束插体中心孔内被固化的相互平行的光纤按阵列排布。本制作装置上下光纤夹具为有槽孔的平板，槽孔与阵列光纤的直径和排布相配合，支架的上下中悬臂分别固定支撑上下光纤夹具和约束插体。用支架将上下光纤夹具固定于约束插体的上下两方，将各光纤一端剥除涂覆层，插入上光纤夹具、约束插体和下光纤夹具，约束插体的中心孔内注入固化剂，填充中心孔，静置，高温固化，冷却，约束插体下端面切平研磨，得光纤阵列排布的固定结构，其约束插体输入端光纤可直接与激光器尾纤熔接，低耦合损耗，高抗损伤、体积小，生产效率高、工艺简单、成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤阵列排布的固定结构及其制作装置
本方法属于激光传输光纤
，特别涉及一种光纤阵列排布的固定结构及其制作装置。
技术介绍
在同样的输出功率下，输出端为光纤的激光器的光束质量、可靠性和体积大小等都占有优势，此外由于光纤成本的降低和易于实现流水化及大批量生产等特点，其价格超值，在激光加工、激光医疗、激光雷达、激光测距等多方面光纤激光器得了日益广泛的应用。光纤纤芯的大小与输出功率直接相关。纤芯越大可传输的功率就越大，而纤芯较小时若传输的功率过大会产生非线性效应，影响光纤输出功率，甚至会对光纤造成损伤。因此为提高功率输出，在保证输出光束质量的前提下尽量增大光纤的纤芯。但纤芯的增大会引起相应的弯曲损耗，纤芯的增大程度是有限的。为获得高功率又出现了具有大模场的多芯光纤。多芯光纤按阵列排布，能够使得多根纤芯有效耦合，实现大模场，而且能对导入的激光进行空间整形，可以应用在激光整形、均匀化及高功率光纤激光组束等领域。目前阵列激光输出的方式主要是空间透镜系统或光耦等输出方式。空间透镜系统方式存在体积大，损耗大、可靠性差、易损坏、成本高等诸多缺点；光耦阵列激光输出方式则存在传输损耗大，制作工艺相对复杂，可靠性相对较差，制作成本相对较高等主要缺点。因而需要设计一种制作工艺简单、体积小、输出效率高、可靠性高和成本可控的光纤阵列排布的固定结构。
技术实现思路
本技术的目的是设计一种光纤阵列排布的固定结构，其一端的多根有涂覆层的光纤按阵列排布，从约束插体上端，即输入端进入约束插体的中心孔内，各光纤的远端剥除涂覆层的纤芯、处于约束插体的另一端即输出端，各光纤被固化剂固化于约束插体内，按阵列排布的光纤的中心线相互平行，输入端可直接与激光器尾纤熔接，实现零损耗、高抗损伤的大模场多芯阵列光纤的高耦合效率连接。本技术的另一目的是设计一种上述光纤阵列排布的固定结构的制作装置，包括约束插体，一对光纤夹具和支架，约束插体有中心孔，约束插体的下端为小孔对应输出端，上端为大孔对应输入端。上、下光纤夹具为有槽孔的平板，其槽孔与阵列光纤的直径和排布相配合，夹具的厚度为5mm～10mm。支架有上、下和中至少三个悬臂，分别固定支撑上、下光纤夹具和约束插体。本技术设计的一种光纤阵列排布的固定结构，包括N根按阵列排布的有涂覆层的光纤，N为2～50，还有约束插体，其为有中心孔的圆柱，所述N根按阵列排布的光纤从约束插体上端，即输入端进入约束插体的中心孔内，约束插体上端的光纤长度大于10mm，以便于与激光器尾纤熔接；约束插体的另一端为光纤阵列的输出端；各光纤的远端剥除涂覆层的光纤纤芯、处于约束插体的输出端按阵列排布，约束插体的中心孔内填充的固化剂将其内的按阵列排布的N根光纤粘结为一体，约束插体的输出端端面为光滑平面，该平面的垂线与约束插体中心线的交角小于10°。此端面上有固化于固化剂内的、按阵列排布的N个剥除涂覆层光纤纤芯的横截面。约束插体内的N根按阵列排布的光纤的中心线相互平行。所述光纤为单模光纤、多模光纤和特种光纤中的任一种光纤。所述约束插体为陶瓷或玻璃所制。所述固化剂、光纤和约束插体三者的膨胀系数之间的最大差异小于一个数量级。所述固化剂对本光纤阵列排布的固定结构的实际应用波长的透光率大于90％；且传导热性能满足实际应用环境要求。本技术设计的一种光纤阵列排布的固定结构的制作装置，包括约束插体，一对光纤夹具和支架，约束插体为有中心孔的圆柱，上端孔径等于或大于有涂覆层的光纤阵列横截面外接圆直径。约束插体总长度为15mm～30mm，壁厚为1mm～3mm。约束插体上、下方的光纤夹具为有槽孔的平板，其槽孔与阵列光纤的排布相配合，上光纤夹具槽孔直径与有涂覆层的光纤外径相等，下光纤夹具槽孔直径与剥除了涂覆层的光纤纤芯外径相等。当上、下光纤夹具中心线处于同一直线时，各个槽孔的中心线均处于同一直线。光纤夹具的厚度为5mm～10mm。支架有包括上悬臂、下悬臂和中悬臂的至少三个可调节的悬臂，分别固定支撑上光纤夹具、下光纤夹具和约束插体。调节支架的上、下和中悬臂，使约束插体的中心线处于竖直，上、下光纤夹具与约束插体的中心线垂直，且上、下光纤夹具中心线重合。所述约束插体的中心孔的下段为直孔，其孔径等于或大于裸光纤阵列横截面外接圆直径，孔的上段为圆锥孔，下端圆锥孔直径与直孔直径相等、与直孔相接，圆锥孔的上端孔为大孔，孔径等于或大于有涂覆层的光纤阵列横截面外接圆直径。直孔的高度与圆锥孔高度的比例为(1～3)/1。本技术设计的一种使用上述光纤阵列排布的固定结构的制作装置制作光纤阵列排布的固定结构时，选择与设计的N根光纤阵列相配合的约束插体和上、下光纤夹具；将约束插体和上、下光纤夹具分别固定于支架的各悬臂，使约束插体的中心线竖直，上、下光纤夹具分别处于约束插体的上方和下方、与约束插体的中心线垂直，且上、下光纤夹具的中心线重合。将N根光纤一端的涂覆层剥除并清洁；各光纤插入约束插体光纤上下端被上下光纤夹具槽孔夹持；从约束插体上端的中心孔一次性注入固化剂，填充后静置，高温固化，约束插体下端面切平研磨抛光，清洁检测，得到光纤阵列排布的固定结构。与现有技术相比，本技术一种光纤阵列排布的固定结构的优点为：1、其输入端的阵列光纤可直接与激光器尾纤熔接，耦合损耗低于10％，融合效率高于90％，与普通光学透镜耦合效率低于40％相比，本固定结构实现零损耗的的高耦合效率连接；2、与激光器尾纤熔接的损耗低于10％，熔接处的热损伤小；自由空间输出，端面反射小，不会造成热效应，且抗损伤能力强；3、制作工艺简单、体积小、输出效率高、可靠性高，成本可控。本技术一种光纤阵列排布的固定结构的制作装置的优点为：制作装置成本低，易于生产配制，用其可方便地制作本技术零损耗、高抗损伤的大模场光纤阵列排布的固定结构，制作成本低，工艺简单，生产效率高。附图说明图1为本光纤阵列排布的固定结构实施例的结构示意图；图2为本光纤阵列排布的固定结构实施例输出端端面示意图；图3为本光纤阵列排布的固定结构实施例输入端端面示意图；图4为本光纤阵列排布的固定结构的制作装置实施例结构示意图；图5为本光纤阵列排布的固定结构的制作装置实施例上光纤夹具示意图；图6为本光纤阵列排布的固定结构的制作装置实施例下光纤夹具结构示意图。图中标号为：1、光纤，2、约束插体，3、固化剂，4、涂覆层，5、支架，6、上悬臂，7、中悬臂，8、下悬臂，9、上光纤夹具，10、下光纤夹具。具体实施方式下面结合附图以五根光纤阵列为例对本技术作进一步详细的说明。光纤阵列排布的固定结构实施例本光纤阵列排布的固定结构实施例如图1所示，约束插体2为有中心孔的圆柱，本例5根按阵列排布的有涂覆层4的单模光纤1从约束插体2上端，即输入端进入约束插体2的中心孔内，约束插体2上端的光纤1长度大于10mm，如图3所示；约束插体2的另一端为输出端；各光纤1的远端剥除涂覆层的光纤纤芯、处于约束插体2的输出端按阵列排布，约束插体2的中心孔内填充的固化剂3将其内的按阵列排布的N根光纤1粘结为一体，约束插体2的输出端端面为光滑平面，本例该平面与约束插体2中心线垂直。此端面上有固化于固化剂3内的、按阵列排布的N个剥除涂覆层光纤1纤芯的横截面，如图2所示。约束插体2内的5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤阵列排布的固定结构，包括N根按阵列排布的有涂覆层的光纤(1)，N为2～50，其特征在于：还有约束插体(2)，其为有中心孔的圆柱，所述N根按阵列排布的光纤(1)从约束插体(2)上端，即输入端进入约束插体(2)的中心孔内，约束插体(2)上端的光纤(1)长度大于10mm；约束插体(2)的另一端为输出端，各光纤(1)的远端剥除涂覆层的光纤纤芯、处于约束插体(2)的输出端按阵列排布，约束插体(2)的中心孔内填充的固化剂(3)将其内的按阵列排布的N根光纤(1)粘结为一体，约束插体(2)的输出端端面为光滑平面，此端面的垂线与约束插体(2)中心线的交角小于10°；此端面上有固化于固化剂(3)内的、按阵列排布的N个剥除涂覆层光纤(1)纤芯的横截面；约束插体(2)内的N根按阵列排布的光纤(1)的中心线相互平行。

【技术特征摘要】
1.一种光纤阵列排布的固定结构，包括N根按阵列排布的有涂覆层的光纤(1)，N为2～50，其特征在于：还有约束插体(2)，其为有中心孔的圆柱，所述N根按阵列排布的光纤(1)从约束插体(2)上端，即输入端进入约束插体(2)的中心孔内，约束插体(2)上端的光纤(1)长度大于10mm；约束插体(2)的另一端为输出端，各光纤(1)的远端剥除涂覆层的光纤纤芯、处于约束插体(2)的输出端按阵列排布，约束插体(2)的中心孔内填充的固化剂(3)将其内的按阵列排布的N根光纤(1)粘结为一体，约束插体(2)的输出端端面为光滑平面，此端面的垂线与约束插体(2)中心线的交角小于10°；此端面上有固化于固化剂(3)内的、按阵列排布的N个剥除涂覆层光纤(1)纤芯的横截面；约束插体(2)内的N根按阵列排布的光纤(1)的中心线相互平行。2.根据权利要求1所述的光纤阵列排布的固定结构，其特征在于：所述光纤(1)为单模光纤、多模光纤和特种光纤中的任一种光纤。3.根据权利要求1所述的光纤阵列排布的固定结构，其特征在于：所述固化剂(3)、光纤(1)和约束插体(2)三者的膨胀系数之间的最大差异小于一个数量级；所述固化剂(3)对本光纤阵列排布的固定结构的实际应用波长的透光率大于90％；且传导热性满足实际应用环境要求。4.根据权利要求1所述的光纤阵列排布的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昕，陈昉，覃波，赵灏，覃良标，黄芳，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十四研究所，桂林大为通信技术有限公司，桂林信通科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广西,45