场诱导不同组分玻璃光纤的熔接方法技术

本发明专利技术提供了一种场诱导不同组分玻璃光纤的熔接方法，将两根光纤对称放置在一对放电电极之间，放电电极产生的高温电弧加热光纤端面，再通过外加电场或者磁场产生温度梯度场实现不同组分玻璃光纤间的熔接。该发明专利技术的优点是，通过调节电压或者两块专用夹具的相对距离大小，可以在很大范围内调节温度梯度场，实现熔融温度相差较大光纤的连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种玻璃光纤的熔接的方法，特别是一种。
技术介绍
近年来，具有优异性能多组分玻璃光纤及器件的研究进展非常迅速，它对提高下一代全光网络的性能具有重要意义。但如何将多组分玻璃光纤与其它标准石英光纤有效i&^接与耦合，但又 不形成高的连接损耗是一件棘手的问题。传统的电M称皿方式如图1所示，需要连接的两光 纤端面与一对电极分别处于对称的位置。在图1中，打开光纤两夹具，将需要连接的磷酸盐玻璃 光纤10和剥除涂覆层的石英光纤21光纤放置在,设备的V型槽中，利用光纤夹具固定好两根 光纤。 一对放电电极31、 32 Jlf共加热的热量。当开始放电爐时，该电极产生的娜温度场33 加热光纤10、 20的端面，热量使光纤端面的玻璃熔融软化，再接触到一起实现冷却后实m7;K久连 接。但由于磷酸盐玻璃与石英玻璃的软化鹏、热膨胀系数差异很大，如表1所示，这种传统的 对称皿方式纟歡隹实现两者的熔融连接。熔接是永久连接两根光纤最常用的方法，而该技术主要是针对石英玻璃光纤间的熔接开发的， 石英玻璃光纤组分间差异较小，采用对称电弧或其它对称热源加热方式就能实现光纤间的熔接。 但是，多组分玻璃光纤与石英光纤，由于在软化温度、热膨胀系数等方面两者具有较大的差异， 如表1所示。因此禾,现有皿技术船隹实现不同组成光纤的皿。对于不同结构石英玻璃光纤间的熔接，康宁公司(专利号CN99811355.7)和艾利森电话股 份有限公司(专利申请号CN200480026815.1)分别采用非对称'皿技术，即将一对放电电极偏 离中心位置一预定距离，而不是像传统熔接技术，在接合部位固定电极加热。这种加热方式使高 温场处于小模场直径(MFD)光纤的一侧，而大模场直径光纤处于f舒显侧。利用该方、,本上也可以 实现不同组分光纤间的皿，但由于多组分玻璃光纤与石英光纤在软化温度、热膨胀系数等方面 相差较大，低软化温度的多组分玻璃光纤端面熔融时，高软化温度石英玻璃光纤(软化温度大于 1600°C)的端面基本没有变化，因此利用这种非对称加热方法熔接的光纤接头损耗较大，强度不 高，不能满足实际应用的要求。而且，这些方法对皿设备的质量和性能要求高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种场诱导不同组分玻璃光纤的，方法，通过施加电场或者磁场于放 电離区，使电弧放电形 ^梯度场。本专利技术通过如下技术方案实现该目的将两根光纤对称放置在一X寸放电电极之间，放电电极产生的高温电弧加热光纤端面，通过外加电场或者磁场的方式产生的温度梯度场实现不同组分玻 璃光纤间的皿。所述外加电场的方式为将两根玻璃光纤置于两块金属导体专用夹具中固定，夹具上连接有电 源，调整电压大小或者两块夹具的相对距离获得温度梯度场，将两根光纤接触后硬化，形成低损 耗、髙强度的连接头。所述外加磁场的方式为将垂直于光纤和电极的方向上下两端对称固定两块同向的条形磁铁或 者蹄形磁铁，用移动装置固定磁铁，光纤置于夹具中，调整两磁铁的相对位置获得温度梯度场， 将两根光纤接触后硬化，形成低损耗、高强度的连接头。所述电^^，放置。所述M场根据玻璃光纤的熔融M^确定。 所述磁铁同向，放置。该专利技术的优点是，可调节范围大，能够熔接传统方法不能,的热性能不同的光纤。通过调 节电压或者两±央专用夹具的相对距离大小，可以在很大范围内调节温度梯度场，实现熔融温度相 差较大光纤的连接，如氟化物玻璃光纤(软化,一般为400 500。C)与石英玻璃光纤。附图说明图1是电^^称方，电加热光纤示意图。 图2是电场中电弧放电加热光纤示意图。 图3是图2熔融区，梯度场分布放大图。 图4是磁场作用电弧放电加热光纤示意图。 图5是图4熔融区M梯度场分布放大图。 具体实肺式本实施例以低软化温度的磷酸盐玻璃光纤与标准石英玻璃光纤之间的'皿为例，但不限于这 两种光纤之间的,。磷酸盐玻璃光纤与石英光纤的热性能参数如表l所示。表1磷酸盐玻璃与石英玻璃的物性参数比较1.5 1.8350 600 450 700 65 140 5 7磷酸盐1. 45 1. 48 1000 1200 画 1750 5. 0 5.8 8 10热膨胀系数(X10V。C) 单模光纤纤芯直径("m)实施例一采用夕卜加电场装置離磷酸盐和石英玻璃光纤，如图2所示。由两块金属导体41、42，分别在底部开一个小槽制成专用导电夹具，夹具上的导线连接着可调谐直流电源50。将剥除 涂覆层的石英光纤21和磷酸盐玻璃光纤10小心放置于熔接设备的专用夹具中，用夹具的移动装 置调节两光纤的位置，使两光纤端面位于电极电弧中心处。 一对放电电极31、 32沿光纤轴线的正 交方向放置。两光纤经过初步的定位、对准后，魏电路，如图3所示。当电极开始放电后，在 外加电场51下，电场力使熔融电离区的电子和正离子偏离原方向而作一种定向运动，将熔融区的 电弧偏向一边，形成不对称的M梯度场34，使得石英光纤端面处于高温区，磷酸盐玻璃光纤端 面处于低温区，因而满足不同软化温度玻璃的要求。当两光纤的端面都处于熔融状态后，经夹具 的移动装置推进光纤，两光纤端面敬1c久接合在一起。此外，,梯度场34还能起到扩大磷酸盐 玻璃光纤10的模场直径的作用，与石英光纤20的模场直径更好地匹配，减小了烙接后的接头连 接损耗。实施例二采用外加磁场装置'離磷酸盐和石英玻璃光纤，如图4所示。在垂直于光纤轴线 和电极形成的平面方向两侧对称地固定两根条形磁铁61、 62或者蹄M铁。以条形磁铁为例，以 肯滩移动的支撑物63、 64固定好磁铁。将剥除凃覆层的石英光纤21和磷酸盐鹏光纤10小心放 置于熔接设备的光纤夹具中，用夹具的移动装置调节两光纤的位置，使两光纤端面位于电极电弧 中心处。 一对放电电极31、 32沿光纤轴线的正交方向放置。两光纤经过初步的定位、对准，如图 5所示。磁铁61、 62的N极、S极如图4所示方式放置，当电极开始放电后，在外加磁场65作用 下，洛伦兹力使电离区的电子和正离子偏离原方向而作一种近似圆周运动(轨道半径r,v/qB), 由于离子速度v非常大和磁感应强度B较小，很容易就偏离出电离皿区。这样将熔融区的电弧 偏向一边，形成不对称的 梯度场35，使得石英光纤端面处于高温区，磷酸盐玻璃光纤端面处 于低温区，因而满足不同软化,玻璃的要求。当两光纤的端面都处于熔融状态后，经夹具的移 动装置推进光纤，两光纤端面就永久接合在一起。在本试验中采用了将1310nmLD光源、光功率计、,后的光纤相连接组成的光链路，实时监 控i^g头的连接损耗大小，严,制皿接头的质量。试验表明，通过优化赚工艺参数，实施例一中主要是电压的大小和两专用夹具的相对距离; 实施例二中主要是两磁铁的相对位置，通过稳定地控制工艺参数可以稳定获得低损耗的连接头。 本专利技术利用这两种方式，,磷酸盐玻璃光纤与石英光纤都获得了接头连接损耗最小为0.3dB的 良好结果。权利要求1、一种，其特征在于，将两根光纤对称放置在一对放电电极之间，放电电极产生的高温电弧加热光纤端面，再通过外加电场或者磁场产生温度梯度场实现不同组分玻璃光纤间的熔接。2、 根据权利要求l所述的皿方法，其特征在于，所述外加电场的方式是将两根玻璃光纤置于两块金属导体夹具中固定，夹具上连接有电源，调整电压大小或者两i央夹具的相对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种场诱导不同组分玻璃光纤的熔接方法，其特征在于，将两根光纤对称放置在一对放电电极之间，放电电极产生的高温电弧加热光纤端面，再通过外加电场或者磁场产生温度梯度场实现不同组分玻璃光纤间的熔接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨中民，杨昌盛，徐善辉，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]