光纤头及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种光纤头，其特征在于，所述光纤头包括外套管、至少一个玻璃内套管和安装在所述玻璃内套管中的光纤束，所述玻璃内套管安装在所述外套管中，形成光纤头；这种光纤头的玻璃内套管与光纤以及光纤之间没有填充物，而且玻璃的软化温度远远高于光学胶的燃烧温度，这就避免了热量因堆积严重导致填充物燃烧并烧坏光纤头；此外，本发明专利技术采用金属外套管，以增加光纤头的抗冲击性能，同时金属外套管还可以充当光纤头与其它元件连接用的适配器。

Optical fiber head and manufacturing method thereof

The invention discloses an optical fiber head, which is characterized in that the optical fiber head comprises an outer sleeve pipe, at least one glass casing and mounted on the glass casing of the fiber bundle, the glass tube is installed in the outer tube, forming a fiber glass fiber head; the head in between casing and fiber without filler, combustion temperature and softening temperature of the glass is much higher than the optical glue, this avoids heat due to the accumulation of lead filler combustion and burn out the fiber head; in addition, the invention adopts metal outer sleeve to increase anti shock performance of optical fiber head, and metal sleeve pipe the adapter can act as head of optical fiber connection with other components of the.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光纤
，特别涉及一种适于高功率激光传输的光纤 头及其制作方法。
技术介绍
目前，在医疗、材料加工、激光显示等领域，要求光纤头的输出光功 率很高，传统的光纤头结构包括固定套管和单根光纤，固定套管有利于将 光纤头结构固定在其他装置上，单根光纤插入到固定套管中并且周围用胶(通常是353ND)粘结固定在固定套管中。光纤头一般进行研磨、抛光等 工艺处理。如果研磨不够精细会导致光纤端面出现毛刺等影响平面度的现 象，或者由于使用过程中光纤端面附着了灰尘或端面出现划痕，都会导致 散射现象的发生，散射光会加热胶。在较小功率激光传输时，这种结构的 光纤头还可以应用，但是如果用于高功率激光传输，则热量堆积现象就会非 常严重，光学胶就会挥发污染光纤端面，影响光纤质量。因此若要利用单根 光纤输出高功率激光，只能采用无胶工艺，即在光纤头的端部制作出一个凹 槽，使单根光纤的端部附近棵露在凹槽中，但是这种结构对光纤的刚度要求 较高，否则光纤的端部就会弯曲。另外单个激光器的输出功率也非常有限， 这也极大地限制了与其连接的单根光纤内传输激光的功率，当然也可以采用 多个激光器向开放空间输出激光，并用透镜将这些激光聚焦，并耦合进单根 光纤中，这种方法虽然弥补了单个激光器输出功率有限的问题，但是增加了系统安装和调试的难度。现有技术中实现大功率激光传输的光纤头结构中 的光纤多采用集束光纤，其中，较常见的结构如图l和图2所示，将固定套管P2的内径制作成能容纳多根光纤Pl，固定套管P2的纵向长度可以根据实际需要而定。根据传输功率的需要计算需要光纤Pl的数量，将这 些光纤Pl排列在一起形成光纤束，在光纤束的前段涂覆一定长度的光学胶P3，然后插入到固定套管P2中， 一般来说，光学胶P3所覆盖的长度 只要大约等于固定套管P2的长度即可。因为传导大功率激光的光纤端面 的功率密度通常很高，如果光纤头处理工艺有缺陷或者使用过程中造成的 出光端面不平、划痕较多或者表面粘有灰尘等，都会因产生散射光而导致 光纤头局部温度很高，因此，这种光纤头研磨和抛光的精度要求很高，如 果使用普通的胶，由于硬度不够高并且普通的胶与光纤的线性膨胀系数相 差较大，在研磨过程中会造成剥落，形成凹凸不平的坑，达不到精度要求， 因此，人们往往使用硬度较高的有机胶来粘结光纤，例如353ND，但是这 些有机胶的导热性和耐热性通常都很差，因此在大功率激光光纤耦合中， 光纤头局部温度经常很高，并且热量不能及时传导出去，所使用的有机胶 的成分为有机物，受热易燃烧，因此最终导致有机胶燃烧而使光纤头烧毁。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是克服现有光纤头不耐热，在高温工作时容易燃 烧的缺陷，从而提供一种新型结构的光纤头。本专利技术的另 一任务是提供一种光纤头的制作方法。一方面，本专利技术提供的一种光纤头，包括外套管、至少一个玻璃内套管和安装在所述玻璃内套管中的多根光纤，所述玻璃内套管安装在所述外套管中，形成光纤头。上述光纤头中，所述玻璃内套管的材料优选硼酸玻璃。 上述光纤头中，所述外套管的材料优选金属，例如铜或不锈钢等。另一方面，本专利技术提供了一种制作光纤头的方法，包括以下步骤a) .将光纤束插入玻璃内套管中；b) .加热所述玻璃内套管，使其内径收缩，夹紧位于内部的光纤束；c) .对所述玻璃内套管进行退火处理；d) .沿所述玻璃内套管的横向进行切割，露出内部光纤束的出光端面， 然后进4于研磨处理；e) .将所述玻璃内套管装入外套管中并固定，从而得到光纤头。 上述方法中，所述玻璃材料优选硼酸玻璃。上述方法中，所述外套管的材料优选金属，例如铜或不锈钢。上述方法中，所述步骤b)的加热温度为700°C-800°C。上述方法中，所述步骤c)的所述退火过程优选分为多个降温和保温的步骤，其中，每降低温度50-150°C，就保温10-20分钟，直到最后降至室温为止。例如首先将插有光纤的玻璃内套管降温至60CTC，保持10-20分钟； 然后每下降100。C，就在该温度下保持10-20分钟，再继续下降，直 至在IO(TC下保持100-20分钟后，置于室温下自然冷却。本专利技术的光纤头具有如下有益效果1、 玻璃内套管与光纤之间没有填充物，并且光纤之间也没有填充物， 而且玻璃的软化温度远远高于光学胶的燃烧温度，这就避免了热量因堆积严重导致填充物燃烧并烧坏光纤头的情况的发生；2、 单独的玻璃内套管的抗沖击性能很差，所以本专利技术采用金属外套 管，以增加光纤头的抗沖击性能，同时金属外套管还可以充当光纤头与其 它元件连接用的适配器。附图说明以下，结合附图来详细说明本专利技术的实施例，其中图l是现有技术中的光纤头结构的截面图2是现有技术中的光纤头结构的纵向剖视图3A是本专利技术的一个实施例的光纤头结构；图3B是本专利技术的另一个实施例的光纤头结构；图4是图3A所示光纤头结构的截面图5是制作本专利技术的光纤头过程中加热前的玻璃内套管和刚刚插入其 内的光纤束；图6是制作本专利技术的光纤头的过程中加热后的玻璃内套管和固定在其 内的光纤束。具体实施例方式图3A和图4分别示出一种光纤头结构的纵向剖视图和横剖图，从图中可以看到，本实施例中的光纤头包括外套管3、玻璃内套管2,以及设置在玻璃内套管2中的光纤束1,该光纤束1由14根光纤紧密排列组成， 各光纤彼此之间的空隙内没有任何填充物，玻璃内套管2将设置其内的14 根光纤紧紧地束缚在一起，使光纤束1牢固地固定在玻璃内套管2内，玻 璃内套管2的外壁与外套管3的内壁紧密接触和固定。其中，外套管3的 端部既可以与玻璃内套管2的端面在同一个平面内(图3A),也可以#4居 实际需要使外套管3的端面与玻璃内套管2的端面不在同一平面内，例如 将玻璃内套管2从外套管3伸出 一段(图3B ),这样在保证玻璃内套管2 与外套管3之间的固定的同时，又减小了外套管3的长度，从而节省材料， 降低了生产成本。由于本专利技术的光纤头中的玻璃内套管2与光纤束1之间没有填充物， 并且光纤之间也没有填充物，这就避免了热量因堆积严重导致填充物燃烧 并烧坏光纤头；另外，外套管3可以增加光纤头的抗沖击性能，因为单独 的玻璃内套管2的抗冲击性能很差，同时外套管3还可以充当光纤头与其 它元件连接用的适配器。因此外套管3的材料一般优选金属材料，例如铜 或不锈钢等，玻璃内套管2的材料选择线性膨胀系数与组成光纤束1的光 纤的膨胀系数较为接近的材料，例如硼酸玻璃。当然，本领域技术人员应当理解，外套管3的长度和内径、玻璃内套 管2的长度和内径以及玻璃内套管2内包含的光纤的数量都是可以根据实 际需要进行调整和变化的，而且玻璃内套管2内部的光纤的排布方法并非 仅限于图4中所示的一种方式。另外，还可以在外套管3内固定安装多根玻璃内套管2，并且每根玻璃内套管2内都设有光纤或光纤束。 上述光纤头结构的制作方法包括以下步骤，1 )将14根光纤组成的光纤束1插入到玻璃内套管2中，如图5所示， 所述玻璃内套管2的内径应略大于所述光纤束1的外径，以便于光纤束1 的插入，玻璃内套管2使用的玻璃由线性膨胀系数与组成光纤束1的光纤 的膨胀系数较为接近的材料制成，例如硼酸玻璃；2) 将玻璃内套管2加热至受热软化变形产生收缩现象，并夹紧光纤 束1为止，以玻璃内套管2的材料为硼酸玻璃为例，加热使得玻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤头，其特征在于，所述光纤头包括外套管、至少一个玻璃内套管和安装在所述玻璃内套管中的光纤束，所述玻璃内套管安装在所述外套管中，形成光纤头。

【技术特征摘要】
1.一种光纤头，其特征在于，所述光纤头包括外套管、至少一个玻璃内套管和安装在所述玻璃内套管中的光纤束，所述玻璃内套管安装在所述外套管中，形成光纤头。2. 根据权利要求1所述的光纤头，其特征在于，所述玻璃内套管的材 料的膨胀系数与所述光纤材料的膨胀系数大体上相同。3. 根据权利要求1所述的光纤头，其特征在于，所述玻璃内套管的材 料为硼酸玻璃。4. 根据权利要求1所述的光纤头，其特征在于，所述外套管的材料为 金属，所述金属为铜或不锈钢。5. —种制作光纤头的方法，包括以下步骤a) .将光纤束插入玻璃内套管中；b) .加热所述玻璃内套管，使其内径收缩，夹住位于内部的光纤束；c) .对所述玻璃内套管进行退火处理；d) .沿所述玻璃内套管的^f黄向进行切割，露出内部光纤束的出光端面， 然后进行研磨处理；e) .将所述玻璃内套管装入外套管中并...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕勇，房涛，郑光，
申请(专利权)人：北京中视中科光电技术有限公司，中国科学院光电研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]