光纤的位置确定制造技术

在相对于光纤（１３）端部相互的偏移距离将光纤端部定位或对中过程中，使用级联技术来逐步调整例如在光纤端部预定基准位置之间的距离等偏移距离。该方法可准确和快速地执行，并且例如在纤芯对中的过程中使用，预定的基准位置为光纤端部纤芯（１４′）的位置，如纤芯中心线或轴线的位置。此外，所述方法可在光纤的自聚焦效应用于查找基准位置的过程中使用，这种情况下，基准位置是光纤端部的中心线或轴线的位置，即，光纤端部包层（１４）表面的中心线或轴线。最后，所述方法可用于光纤端部的纵向定位，其中光纤端部的端面之间的间隔被设到所期望值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光纤的位置确定，具体地说，涉及用于将光纤端部移 到所述位置的方法，并且也涉及熔^接光纤的方法和装置。
技术介绍
近年来，光纤激光器已被视为固态和C02激光器的重要替代品，应用于军事、航天、医疗和工业材料处理等领域。光纤激光器主要由 于其高输出功率及极佳的光束质量和激光器设计灵活性而极具吸引力。大模场面积双包层光纤(LMA-DCF)是光纤激光器中的重要部件之 一。为高效将泵浦能耦合到此类LMA-DCF中，并且也允许高输出功 率，LMA-DCF包层设计成具有高数值孔径和各种形状的横截面，如 圓形、八边形、正方形等。视输出功率电平而定，LMA-DCF的包层 直径一般在300 - 1000 pm范围内。LMA-DCF的纤芯经常掺杂有高浓 度稀土元素，如镱，并且其尺寸可大到50 pm，并具有低数值孔径以 降低非线性效应。妨碍使用LMA-DCF的主要问题之一是使用传统接合技术实现此 类光纤的高质量接合极其困难。由于光纤激光器设计中的总需求原 因，不同类型的光纤要相互接合，例如，在不同形状的LMA-DCF之 间的接合，如圆形LMA-DCF接合到八边形LMA-DCF，含有稀土掺 杂物的LMA-DCF接合到不含稀土掺杂物的LMA-DCF,以及LMA-DCF接合到传统的单模光纤(SMF),后两个光纤包层直径相互有 极大不同，例如，相差三倍或更多倍。接合LMA-DCF中的主要困难 是在传统的熔接中使用的传统纤芯对中工序。可观察到两个主要问 题。首先，有关传统对中工序要求的包层边缘的信息无法实现，这是 因为LMA-DCF尺寸太大，传统的接合器中使用的成像系统无法处理。 其次，难以同时观察其包层直径和其结构有大的差异的两个光纤的纤 芯图像。因此，在实践中，通过功率传输测量辅助的手动对中工序经 常用于接合LMA-DCF,这由于接合经常具有太低质量的原因而导致 制造工艺效率低下且产出低。今天使用的传统的纤芯对中工序的开发可追溯到二十年前的开创 性工作，请参见T. Katekuri等人1984年在正EE J. Lightwave Technol. 第2巻第277 -283页所述内容。这些纤芯对中工序的基础是对取自要 接合的光纤光强度轮廓的纤芯图像的分析。在此类工艺中，通过使用 外部光源从光纤侧面照亮光纤而得到所考察光纤的纤芯图像。理论和 实验表明，将高分辨率成像系统的物平面置于光线离开光纤的光纤边 缘，从成像系统看时就可解析光纤的纤芯图像。通过使用从纤芯图像提取的信息，已开发了各种自动纤芯对中工序。各种日本专利中公开了基于图像分析的纤芯对中工序之一，例如，请参见授予Fujikura的日本专利11194227。通过使用这些工艺，在拍 摄的要接合的光纤照片中，为每个光纤测量在例如包层上缘和纤芯图 像近似中心的位置之间的垂直距离，光纤按传统的假"^殳为在照片中位 于水平位置。随后通过将两个光纤彼此之间移位，使得两个光纤的所 述两个测量距离差变得等于两个光纤包层上缘位置之间的垂直差。由 于此方法依靠从纤芯图像和包层边缘图像提取的信息，因此，难以执 行精确的纤芯对中。由于在折射率方面相当大的差异，仅通过包层的 光与通过包层和纤芯两者的光相比其行为是不同的。因此，得到高质 量纤芯图像的物平面最佳位置不等于得到具有高质量的包层边缘图 像的最佳位置。这种情况意味着可能无法实现同时以高精度测量光纤纤芯和包层边缘位置，这又导致对中精确度在基于此类照片时降低。 在对中工序中对有关包层边缘位置信息的需要也导致了对特殊成像 系统的需要，这些成像系统包括极其昂贵的大型传感器，并且因此在 接合器制造中可能不具成本效益。授予Ericsson的美国专利5570446中公开了一种为纤芯对中使用 所谓暖光纤图像分析的不同方法。在此方法中，在实际使光纤端部相 互接触前，不使用外部光照亮光纤，而是使用产生较低熔融温度的辉 ib改电加热要接合的光纤端部。由于在光纤纤芯中掺杂物浓度高于在 包层中的浓度，因此，纤芯的热发光远远强于包层的热发光，这产生 了有热或暖光纤纤芯图像的照片。通过仔细分析得自此类暖光纤照片 的光强度轮廓，可提取有关光纤纤芯位置的信息以在纤芯对中工序中 使用。由于此方法不需要有关包层边缘位置的信息，因此，可以高精 度执行纤芯对中工序。但是，在此方法中使用的预热步骤工艺中，发 现极难观察到LMA-DCF照片中的纤芯图像。这是因为加热LMA-DCF 光纤纤芯所期望的能量远远高于传统的光纤用于通信所期望的能量， 这种情况产生了通常使传统的熔接器成像系统饱和的热发光。另一个 问题是在预热步骤中发生的纤芯掺杂物扩散。此扩散会使光学才莫场直 径(MFD)大幅扩展，并导致两个光纤在接合点的MFD不匹配，而这 又产生了接合中高的光损耗。因此，在
中需要开发一种方法，可避免现有技术的缺陷 以对所有类型光纤，特别是LMA-DCF执行高精度的纤芯对中工序。题为"弧再定心"(Arc Recentering)的7>开国际专利申请WO 01/86331中公开了一种将其中照片被捕获的平面再定心的方法，其中 捕获平面根据电弧中心移动。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种将光纤端部以所要求的相互几何关 系定位的方法，如将光纤端部相互对中。本专利技术的另 一 目的是提供用于将光纤端部相互接合的方法和装置。在用于执行光纤端部定位，使光纤端部之间有偏移距离的方法中， 使用级联技术逐步调整例如在光纤端部预定基准位置之间距离的偏 移距离。该方法可在纤芯对中的过程中使用，预定的基准位置于是成 为光纤端部纤芯的位置，如纤芯的中心线或轴线的位置。此外，该方 法可在光纤的自聚焦效应用于查找基准位置的过程中使用，这种情况 下，基准位置是总光纤端部的中心线或轴线的位置，即光纤端部包层 表面的中心线或轴线。最后，该方法可用于光纤端部的纵向定位，其 中光纤端部的端面之间的间隔设为期望值。本专利技术的另一些目的和优点将在下面的说明中描述，并且部分地 将从说明中显见，或者可通过本专利技术实践而了解。本专利技术的目的和优 点可通过在随附权利要求书中具体指出的方法、工艺、工具及组合而 实现并获得。附图说明虽然在随附的权利要求书中具体描述了本专利技术的新颖特性，但通 过考虑下文参照附图描述的非限制实施例的下面详细说明，可获得在 组织和内容方面对本专利技术的上述和其它特性的更好、更完整的理解，其中-图1是用于捕获包括在光纤接合器中光纤照片的成像系统一些 主要部件的示意-图2是用光纤接合器成像系统拍摄的SMF典型照片； 誦图3是从图2提取的光强度轮廓图； -图4是光通过SMF的光线跟踪才莫拟-图5a、 5b是在自聚焦平面用光纤接合器成像系统分别为圆形和 八边形400 pm LMA- DCF拍摄的照片； -图6是从图5a提取的光强度轮廓-图7是图6的截顶高斯轮廓曲线的一阶导数-图8是为400 pm八边形LMA-DCF确定的光强度轮廓-图9说明纤芯偏移确定的原理的示意-图10a是基于自聚焦效应，用于光纤端部对中工序的流程-图10b是用于在使用自聚焦效应拍摄的光纤端部照片中确定中心线位置的工艺流程-图10c是采用基于自聚焦效应的级联方法的光纤端部对中工序的流程-图10d是基于示出端部纤芯的照片的光纤端部对中工序的流程-图l本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过使用将两个平行光纤端部彼此之间移动的机械系统，定位两个光纤端部以在垂直于查看方向的平面中得到彼此之间具有所期望偏移的位置的方法，所述机械系统具有间隙，所述方法包括以下的连续步骤：　－在初始步骤中，在所述平面中将两个光纤端部在第一方向上彼此移到远端位置，并随后在相反的第二方向上移到开始位置以吸收间隙，所述远端和开始位置选择成使得可从所述开始位置在所述第二方向上移动所述两个光纤端部以得到所期望偏移；　－在所述平面和所述第一和第二方向上确定两个光纤端部各自的基准位置；　－计算所述基准位置的差值；　－确定所算出差值是否与所期望值偏离至多为预定最大偏差值；以及　－如果已确定所算出差值与所期望值偏差超过所述预定最大偏差值，则执行以下的连续步骤：　－－降低所述差值以形成一个移动距离；　－－在所述平面中所述第二方向上将所述两个光纤端部彼此之间移动所述移动距离；以及　－－随后从为所述两个光纤端部的各自端部确定基准位置的步骤开始，重复所述步骤；　－－从而在确定所算出差值与所期望值的偏差至多为所述预定最大偏差值的情况下，得到所述两个光纤端部的所期望位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄卫平，K阿尔斯特特，
申请(专利权)人：艾利森电话股份有限公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]