一种低衰减的紫外光纤束器件及其制备方法技术

本发明专利技术属于光学器件技术领域，具体为一种低衰减紫外光纤束器件及其制备方法。本发明专利技术紫外光纤束器件由多根按顺序紧密堆积方式排列的紫外光纤束缚在外圈的空心毛细管中组成；多根紫外光纤插入空心毛细管中，对毛细管进行热融、拉锥，使得多根紫外光纤束缚在拉锥毛细管中形成紧密排列的紫外光纤束，然后对所述紫外光纤束进行高压载氢处理，形成低衰减紫外光纤束器件。本发明专利技术所制备的紫外光纤束器件具有耐高温、低衰减的特征，可以提高有效提高紫外光纤束传输功率，满足紫外光传输应用需求。满足紫外光传输应用需求。满足紫外光传输应用需求。

【技术实现步骤摘要】
一种低衰减的紫外光纤束器件及其制备方法


[0001]本专利技术属于紫外光纤
，具体涉及一种紫外光线束器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]紫外光纤束，其本身可以用在多个领域，比如传像素光纤束，比如传光照明光纤束，比如紫外固化应用 以及半导体应用中的紫外光线束曝光领域，光刻领域等等。而紫外光线束，其光纤合束方式，由于受到其材料的限制和合束材料后，由于其材料的原因，导致无法在高温下的长期使用，如果碰到高功率的连续光波能量或者高脉冲能量的反射光，光纤束往往会在一段时间的使用后被分解或者打坏；在这种情况下，需要一个能够承受紫外高功率或高脉冲能量的光纤束连接器。同时经过后期处理，让它光纤芯层和包层中富含氢离子，可以降低紫外光传输的衰减，并延长光纤的使用寿命。
[0003]目前市场上现有的紫外光纤束，主要用无机胶或有机胶胶连将光纤连接成需要形状和类型的光纤束。由于光源端的紫光光源为相干性较好的激光光源，其脉冲中心的能量值很大，一般在千焦到万焦级别，其输出光谱很窄，所以需要纯度比较高的掺氟纯硅芯光纤作为传输导体，而由于其输出总功率较小，需要多束紫外光纤合束并线传输，在光纤束的另一端，通过圆形或者方形的输出端头，输出方形或者圆形的需求光斑，该输出端头类似光阑，可以做到对输出光路的整形和限制，使光纤束输出后达到一个需要的圆形或方形光斑。
[0004]同时胶连的光纤束在输出光后会由于其长期的应用，高功率的光能长期在端面的散射和反射造成了大量的光子对端面的磨损，部分高功率激光反射回光纤束胶连处，会对光纤束产生开裂并且损毁。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种传输功率高的具有耐高温、低衰减特性的紫外光线束器件及其制备方法。
[0006]本专利技术提供的耐高温、低衰减紫外光纤束器件，由多根按顺序紧密堆积方式排列的紫外光纤束缚在外圈的空心毛细管中组成；所述多根紫外光纤插入空心毛细管中，对毛细管进行热融、拉锥，使得多根紫外光纤束缚在拉锥毛细管中形成紧密排列的紫外光纤束，然后对所述紫外光纤束进行高压载氢处理，形成低衰减紫外光纤束器件。
[0007]具体地，本专利技术提供的低衰减紫外光纤束器件，由如下制备方法得到：（1）准备多根紫外光纤，剥除紫外光纤的涂覆层，得到清洁的紫外光纤裸纤，备用；（2）将多根紫外光纤裸纤依次插入到空心毛细管中，进行有序堆积排列；（3）对内含多根紫外光纤的毛细管放入光纤熔融拉锥机中，对其和堆积在管内的紫外光纤，利用氢氧焰作短时间 （例如为20
‑
30秒）加热，即进行高温热熔，使其加热部分玻璃化，其紫外光纤束头部部分熔解，并合成一束紫外光纤；这里的氢氧焰的温度一般在2500
‑
3000度，可以直接对毛细管以及光纤进行热熔；同样的，如果利用氢氧焰作长时间（例如为50
‑
60秒）加热，即进行热融拉锥，使加
热部分完全玻璃化，光纤束直径变小，变为锥形；热融拉锥后得到紧密束缚于毛细管中的缩小的紫外光纤束；（4）对得到的紫外光纤束进行高压载氢处理，补充紫外光纤中氢离子含量，减小衰减。
[0008]本专利技术中，所述对紫外光纤束进行高压载氢处理，包括如下步骤：（1）为了更好的让紫外光纤可以通过载氢离子对光纤进行修复和优化，可以在封闭空间对高温热融或热融拉锥后的紫外光纤束通过电离辐射源，比如γ射线，进行小剂量预辐射处理；所述一般为 104戈瑞 到 2
×
10
4 戈瑞之间；（2）将预辐射后的紫外光纤束送入100
‑
120 Bar 的高压氢气室；（3）紫外光纤束在高压氢气室里存放20
‑
30天时间；对在辐射中受损的光纤硅氧键进行氢离子的修复。
[0009]紫外光纤束取出后在紫外光源下进行衰减测试，加氢处理后的光纤束可正常使用。
[0010]本专利技术中，所述空心毛细管是圆型毛细管，多根紫外光纤合束后的出光光斑为圆形光斑。
[0011]本专利技术中，所述空心毛细管是方型毛细管，多根紫外光纤合束后的出光光斑为方形光斑。
[0012]本专利技术中，所述紫外光纤束在热融拉锥后每根紫外光纤外径未发生变化，紫外光纤束为均匀出光。
[0013]本专利技术中，所述紫外光纤每根直径为120
‑
140 um；所述空心毛细管内径为 900um，外径为1000 um；长度为100
‑
200mm。
[0014]本专利技术中，所述紫外光纤束在热融拉锥合束后，每根紫外光纤的直径从120
‑
140um缩减为30
‑
50um，并且光纤束均匀出光。
[0015]本专利技术中，对热融后的紫外光纤合束进行高压载氢处理，涉及对紫外光纤束进行辐射预处理，并进行高压载氢修复，降低紫外光纤束衰减。
[0016]本专利技术考虑到紫外光线束在胶连的情况下会产生的上述问题，对石英紫外光纤采用热熔合束法，使光纤束中的光纤更紧密的贴合在一起，并且可以承受高温的脉冲能量，以及长时间在LDI曝光领域的应用，可以很好的延长光纤束的寿命，同时可以对光纤端头进行拉锥处理，缩小光纤束的直径，同时缩小光纤的直径，使石英光纤达到30UM的直径范围，在未来紫外光线束领域可以进行更精细化的操作。
[0017]最后对该器件进行氢化处理，即将此光纤束放入加压氢气室，可以有效的添加氢离子；这些氢离子由于长期在紫外光辐射下，或者由高能脉冲紫外光辐射下产生的，故：（1）SiH裂变为E
´
色心；（2）拉伸的SiO键合裂缝产生NBOH（265纳米）和E
´
（215纳米）吸收带；（3）随着光纤长时间使用的光降解，导致传光的衰减量增加。
[0018]本专利技术以此种方式修复在热熔中产生的紫外光纤损失，可以确保此类光纤可以进行更长时间的应用，延长光纤束以及设备的寿命，在对该光纤束进行合束后，对该光纤束进行载氢处理，通过密闭载氢室对紫外光纤进行高压载氢后，很好的恢复光纤束的各个光纤中在熔融、合束，成为器件时损失的氢离子，修补了E
’
色心缺陷和非桥接氧孔中心缺陷，极
大的降低了光源在短波段的能量衰减。
附图说明
[0019]图1为本专利技术第一种光纤束（圆形）的光纤剖面图。
[0020]图2为本专利技术第二种光纤束（长方形）的光纤剖面图。
[0021]图3为图1光纤束热熔拉锥后的缩为直径50 um的光纤后的剖面图。
[0022]图4为图1圆形光纤合束后，热熔但是不拉锥，热熔前（a）和热熔后（b）的侧面图。
[0023]图5 为 图2方形光纤合束后，热熔但是不拉锥，热熔前（a）和热熔后（b）的侧面图。
[0024]图6 为本专利技术图3实施光纤束热熔拉锥合束前（a）和拉锥后（b）的侧面图。
[0025]图7 为进入高压氢气室，恢复氢离子的制备流程。
具体实施方式
[0026]下面通过具体实施例结合附图进一步介绍本专利技术。
[0027]本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低衰减紫外光纤束器件的制备方法，其特征在于，具体步骤为：（1）准备多根紫外光纤，剥除紫外光纤的涂覆层，得到清洁的紫外光纤裸纤；（2）将多根紫外光纤裸纤依次插入到空心毛细管中，进行有序堆积排列；（3）把内含多根紫外光纤的毛细管放入光纤熔融拉锥机中，利用氢氧焰作20
‑
30秒短时间加热，即进行高温热熔，使加热部分玻璃化，紫外光纤束头部部分熔解，并合成一束紫外光纤；或者把内含多根紫外光纤的毛细管放入光纤熔融拉锥机中，利用氢氧焰作50
‑
60秒长时间加热，即进行热融拉锥，其加热部分完全玻璃化，光纤束直径变小，变为锥形；热融拉锥后得到紧密束缚于毛细管中的缩小的紫外光纤束；（4）对得到的紫外光纤束进行高压载氢处理，补充紫外光纤中氢离子含量，减小衰减。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述对紫外光纤束进行高压载氢处理，包括步骤为：（1）在封闭空间中对高温热融或热融拉锥后的紫外光纤束通过电离辐射源，进行小剂量预辐射处理 ；（...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖力敏，蒋未，王草源，顾桔，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：