一种激光熔融式光纤准直器及其制作工具和方法技术

本发明专利技术涉及激光技术领域，具体涉及一种激光熔融式光纤准直器及其制作工具和方法，光纤准直器包括裸光纤、毛细管、准直透镜和外封玻璃管，所述裸光纤的第一端剥离涂覆层后穿入所述毛细管内；所述外封玻璃管套接在所述毛细管与所述准直透镜外侧，并对所述毛细管与所述准直透镜进行同轴固定；其中，所述裸光纤与所述毛细管之间、所述毛细管与所述外封玻璃管之间以及所述准直透镜与所述外封玻璃管之间，均采用激光熔融连接固定。本发明专利技术通过合理设置激光能量与激光位置，熔融连接固定准直器的各元器件，工艺流程简单、成本低，生产制作周期短，不存在插针气泡、空胶等质量问题，能耐受较高光功率密度，长期工作可靠性好。

A Laser Fused Fiber Collimator and Its Fabrication Tool and Method

【技术实现步骤摘要】
一种激光熔融式光纤准直器及其制作工具和方法
本专利技术涉及激光
，具体涉及一种激光熔融式光纤准直器及其制作工具和方法。
技术介绍
光纤准直器作为最基础的元器件之一，广泛应于光开关、光隔离器、光滤波器及光环形器等光无源器件中，其性能优劣对整个无源器件及光传输链路具有决定性的影响。目前，光纤准直器多采用胶合粘接的方式制作，利用胶水将裸光纤、毛细管、准直透镜、玻璃管壳等各结构进行粘合。胶合粘接的方式具有易调节、指标一致性好等优点，但工艺复杂，易出现插针气泡、空胶等质量问题，而且由于胶水的不稳定性，准直器的长期可靠性较差；在制作过程中，胶合式准直器需几次胶粘并温循固化，耗费时间很长。此外，因胶水无法耐受较高功率密度，胶合式准直器在光纤激光器、掺铒光纤放大器、拉曼光纤放大器等高功率场景应用时易出现胶水软化流动，引起整个器件烧毁报废，从而大大限制了无源器件可耐受的光功率。鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本
亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是：目前的光纤准直器多采用胶合粘接，工艺复杂，易出现插针气泡、空胶等质量问题，准直器的长期可靠性较差，制作时需几次胶粘并温循固化，耗费时间很长。此外，因胶水无法耐受较高光功率，在高功率场景应用时易出现胶水软化流动，引起整个器件烧毁报废。本专利技术通过如下技术方案达到上述目的：第一方面，本专利技术提供了一种激光熔融式光纤准直器，包括裸光纤1、毛细管2、准直透镜3和外封玻璃管4，所述裸光纤1的第一端剥离涂覆层后穿入所述毛细管2内；所述外封玻璃管4套接在所述毛细管2与所述准直透镜3外侧，并对所述毛细管2与所述准直透镜3进行同轴固定；其中，所述裸光纤1与所述毛细管2之间、所述毛细管2与所述外封玻璃管4之间以及所述准直透镜3与所述外封玻璃管4之间，均采用激光熔融连接固定。优选的，所述毛细管2是一种内径从锥孔到直孔的玻璃管，用于使穿入的裸光纤1平直和固定；其中，所述裸光纤1的第一端剥离与所述直孔长度相对应的涂覆层后，经由锥孔穿入所述毛细管2的直孔中，形成插针结构。优选的，所述毛细管2的锥孔处以及靠近锥孔的尾端处点有保护尾胶5，所述保护尾胶5用于保护所述裸光纤1。第二方面，本专利技术还提供了一种激光熔融式光纤准直器的制作工具，用于制作上述第一方面所述的激光熔融式光纤准直器，包括激光熔接机，所述激光熔接机包括激光器6、反射镜组、夹持模块和镜头组；所述反射镜组可移动和/或偏转，以改变激光束的焦点位置；所述夹持模块用于固定需要熔接的器件，且所述夹持模块可移动，以便推进需要熔接的器件至指定位置；所述镜头组用于对器件的熔接情况实时成像，以便根据需要调整激光能量和/或焦点位置；其中，所述激光器6产生的激光束经所述反射镜组反射至所述夹持模块，通过移动和/或偏转所述反射镜组，使激光聚焦在需要熔接的器件结合处，进而实现熔接固定。优选的，所述反射镜组包括第一全反射镜7、分束镜8、第二全反射镜9和第三全反射镜10；所述第二全反射镜9和第三全反射镜10可移动和/或偏转，用于改变激光束的焦点位置；其中，所述激光器6产生的激光束经所述第一全反射镜7反射至所述分束镜8后，分成两束光功率相等、传播方向不同的激光束，并分别到达所述第二全反射镜9和所述第三全反射镜10，通过调节所述第二全反射镜9和所述第三全反射镜10的位置和/或角度，使激光聚焦在需要熔接的器件结合处，实现熔接固定。优选的，所述夹持模块包括第一推进V型槽11和第二推进V型槽12，用于放置需要熔接的器件；每个V型槽的上方设有一个V槽压块，以便将放置的器件进行夹持固定；其中，所述第一推进V型槽11和所述第二推进V型槽12可移动，以便根据放置的器件调整两个V型槽间的间距，并推进器件至指定位置。第三方面，本专利技术还提供了一种激光熔融式光纤准直器的制作方法，用于制作上述第一方面所述的激光熔融式光纤准直器，包括：将裸光纤1的第一端剥离涂覆层后穿入毛细管2中，并利用激光熔接机将毛细管2和裸光纤1进行熔接固定；对于熔融固定后的毛细管2，在毛细管2尾部的锥孔内点上保护尾胶5，温循固化后制成插针；将插针和准直透镜3同轴套入外封玻璃管4内，并调整插针与准直透镜3的间距以达到预设指标要求；利用激光熔接机分别将插针与外封玻璃管4，以及准直透镜3与外封玻璃管4进行同轴熔接固定。优选的，所述利用激光熔接机将毛细管2和裸光纤1进行熔接固定，具体包括：开启激光器6，将毛细管2放置在第一推进V型槽11和第二推进V型槽12上，并进行夹持固定；调节第二全反射镜9和第三全反射镜10的位置和/或角度，使两激光束分别照射在毛细管2上，形成包围式激光束；利用镜头组实时观察熔接情况，并根据需要调整激光能量、照射时间和/或焦点位置，在毛细管2和裸光纤1的结合处形成包围式熔融连接点，以实现熔接固定。优选的，所述在毛细管2和裸光纤1的结合处形成包围式熔融连接点之后，所述方法还包括：记录毛细管2和裸光纤1的结合处形成包围式熔融连接点，且毛细管2和裸光纤1的外观损伤程度满足使用要求时，激光熔接机对应设置的相关熔融参数，以便下次进行毛细管2和裸光纤1的熔接固定时使用。优选的，所述利用激光熔接机分别将插针与外封玻璃管4，以及准直透镜3与外封玻璃管4进行同轴熔接固定，具体包括：将内部套有插针和准直透镜3的外封玻璃管4放置在第一推进V型槽11和第二推进V型槽12上，并进行夹持固定；在镜头组的监控下调整激光能量、照射时间和/或焦点位置，进而在插针外壁形成包围式熔融连接点，以实现插针与外封玻璃管4内壁的同轴熔接固定；通过调整第一推进V型槽11和第二推进V型槽12的位置，将准直透镜3推进至激光束焦点位置下；在镜头组的监控下调整激光能量、照射时间和/或焦点位置，进而在准直透镜3外壁形成包围式熔融连接点，以实现准直透镜3与外封玻璃管4内壁的同轴熔接固定。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种激光熔融式光纤准直器及其制作工具和方法，通过合理设置激光熔接机中的激光能量与激光位置，采用激光熔融的方式连接固定准直器的各元器件，工艺流程简单、成本低，且熔融式准直器无需长时间等待胶水温循固化，熔融瞬间即可固化，生产制作周期短。此外，熔融式准直器不存在插针气泡、空胶等质量问题，能耐受较高光功率密度，长期工作可靠性好。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种激光熔融式插针的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种激光熔融式插针的剖面示意图(沿图1中A1-A2线)；图3为本专利技术实施例提供的一种激光熔融式光纤准直器的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种激光熔融式光纤准直器的剖面示意图(沿图3中B1-B2线)；图5为本专利技术实施例提供的一种激光熔融式光纤准直器的剖面示意图(沿图3中C1-C2线)；图6为本专利技术实施例提供的一种激光熔融式光纤准直器的制作工具及光路示意图；图7为本专利技术实施例提供的一种激光熔融式光纤准直器的制作方法流程图；图8为本专利技术实施例提供的一种毛细管和光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光熔融式光纤准直器，其特征在于，包括裸光纤(1)、毛细管(2)、准直透镜(3)和外封玻璃管(4)，所述裸光纤(1)的第一端剥离涂覆层后穿入所述毛细管(2)内；所述外封玻璃管(4)套接在所述毛细管(2)与所述准直透镜(3)外侧，并对所述毛细管(2)与所述准直透镜(3)进行同轴固定；其中，所述裸光纤(1)与所述毛细管(2)之间、所述毛细管(2)与所述外封玻璃管(4)之间以及所述准直透镜(3)与所述外封玻璃管(4)之间，均为激光熔融连接固定。

【技术特征摘要】
1.一种激光熔融式光纤准直器，其特征在于，包括裸光纤(1)、毛细管(2)、准直透镜(3)和外封玻璃管(4)，所述裸光纤(1)的第一端剥离涂覆层后穿入所述毛细管(2)内；所述外封玻璃管(4)套接在所述毛细管(2)与所述准直透镜(3)外侧，并对所述毛细管(2)与所述准直透镜(3)进行同轴固定；其中，所述裸光纤(1)与所述毛细管(2)之间、所述毛细管(2)与所述外封玻璃管(4)之间以及所述准直透镜(3)与所述外封玻璃管(4)之间，均为激光熔融连接固定。2.根据权利要求1所述的激光熔融式光纤准直器，其特征在于，所述毛细管(2)是一种内径从锥孔到直孔的玻璃管，用于使穿入的裸光纤(1)平直和固定；其中，所述裸光纤(1)的第一端剥离与所述直孔长度相对应的涂覆层后，经由锥孔穿入所述毛细管(2)的直孔中，形成插针结构。3.根据权利要求2所述的激光熔融式光纤准直器，其特征在于，所述毛细管(2)的锥孔处以及靠近锥孔的尾端处点有保护尾胶(5)，所述保护尾胶(5)用于保护所述裸光纤(1)。4.一种激光熔融式光纤准直器的制作工具，其特征在于，用于制作权利要求1-3所述的光纤准直器，包括激光熔接机，所述激光熔接机包括激光器(6)、反射镜组、夹持模块和镜头组；所述反射镜组可移动和/或偏转，以改变激光束的焦点位置；所述夹持模块用于固定需要熔接的器件，且所述夹持模块可移动，以便推进需要熔接的器件至指定位置；所述镜头组用于对器件的熔接情况实时成像，以便根据需要调整激光能量、照射时间和/或焦点位置；其中，所述激光器(6)产生的激光束经所述反射镜组反射至所述夹持模块，通过移动和/或偏转所述反射镜组，使激光聚焦在需要熔接的器件结合处，以便实现熔接固定。5.根据权利要求4所述的激光熔融式光纤准直器的制作工具，其特征在于，所述反射镜组包括第一全反射镜(7)、分束镜(8)、第二全反射镜(9)和第三全反射镜(10)；所述第二全反射镜(9)和第三全反射镜(10)可移动和/或偏转，用于改变激光束的焦点位置；其中，所述激光器(6)产生的激光束经所述第一全反射镜(7)反射至所述分束镜(8)后，分成两束光功率相等、传播方向不同的激光束，并分别到达所述第二全反射镜(9)和所述第三全反射镜(10)，通过调节所述第二全反射镜(9)和所述第三全反射镜(10)的位置和/或角度，使激光聚焦在需要熔接的器件结合处，以便实现熔接固定。6.根据权利要求4所述的激光熔融式光纤准直器的制作工具，其特征在于，所述夹持模块包括第一推进V型槽(11)和第二推进V型槽(12)，用于放置需要熔接的器件；每个V型槽的上方设有一个V槽压块，以便将...

【专利技术属性】
技术研发人员：周磊，王敏，洪小鹏，范杰乔，
申请(专利权)人：武汉光迅科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42