用于制备模压挤塑透镜化光导管的金属模具制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于制备模压挤塑透镜化光导管的金属模具，包括：模具本体，在模具本体内设有内腔，所述内腔的形状与透镜形状相吻合，在内腔上方设有能与光导管相匹配的光导管插入口，在模具本体上设有电炉丝加热器并在电炉丝加热器外部设有保温套。本实用新型专利技术在使用时，可以套在光导管的端部，这样，当本实用新型专利技术所述模具中的熔融态的透镜材料冷凝后收缩，就会直接并紧紧包住光导管端部，与光导管形成牢固可靠的连接，而不需要用胶粘接，避免了由于胶的光学和理化特性与光导管和镜头的不同带来的透光率和可靠性下降等问题，适合于工业现场、实验室场合使用。模压挤塑透镜化光导管制备成本低、简单易行、前端透镜稳固可靠。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于光子集成技术、光传感技术以及生物医学
，涉及一种用 于制备模压挤塑透镜化光导管的金属模具。二、技术背景在光子集成领域现有的光纤_芯片间高效的耦合方式主要包括模斑变换器(Spot SizeConverter,SSC)和透镜光纤两种。透镜光纤可以改变光纤端面以实现单模光纤和光波 导的有效耦合。如将光纤端面加工成球面、锥形或者用光致抗蚀剂在光纤端面制作一个微 透镜都可以提高单模光纤和光波导耦合效率。透镜光纤利用光纤技术的优势，改变光纤端 面的形状和大小，其实质就是在光纤和光波导之间加接一个透镜，以求单模光纤和光波导 模场的最佳匹配和数值孔径的最大吻合，解决了影响光纤和光波导有效耦合的主要问题。 根据光纤端面的透镜结构，可分为锥形透镜光纤和楔形透镜光纤，端面系由单模光纤在显 微镜和高倍率工业相机帮助下用特殊的熔接仪或研磨机拉锥或磨锥加工而成，只能得到一 定的透镜曲率半径和楔角，且制作复杂、成本高。液芯光导管是一种新型结构的光传输产品，它采用液体材料作为芯层、聚合物材 料作为光学包层和保护层，具有大芯径、大数值孔径、光谱传输范围广、光谱传输效率高、使 用寿命长的特点。特别是该种光导管的芯层截面完全由同一种材料构成，可以避免玻璃或 石英光纤传光束中因单丝集束时的空隙率引起的耦合损耗；能够传输数百瓦的光辐射而不 被损坏；不存在玻璃或石英光纤传光束因使用中的反复弯曲导致日益严重的断丝和传光效 率下降的问题。这种光导管有优异的紫外波段光传输能力，并且能传输高达数百瓦的大功 率光能量，可以适用于大功率的光源。其结构简单，性能稳定。液芯光导管主要应用于光谱 治疗、紫外固化、紫外光亥lj、荧光检测、刑侦取证等方面。现有液芯光导管的输出端都是平面 光窗，根据光窗玻璃的外径不同，有从93mm cplOmm几种大小不等的光斑输出，但难已得到 小于cp3mm的光斑，从而大大限制了其应用范围。三
技术实现思路
本技术提供一种适合于工业现场、实验室场合的用于制备模压挤塑透镜化光 导管的金属模具。本技术采用如下技术方案用于制备模压挤塑透镜化光导管的金属模具，包括模具本体，在模具本体内设有 内腔，所述内腔的形状与透镜形状相吻合，在内腔上方设有能与光导管相匹配的光导管插 入口，在模具本体上设有电炉丝加热器并在电炉丝加热器外部设有保温套。本技术的有益效果是本技术在使用时，可以套在光导管的端部，这样， 当本技术所述模具中的熔融态的透镜材料冷凝后收缩，就会直接并紧紧包住光导管端 部，与光导管形成牢固可靠的连接，而不需要用胶粘接，避免了由于胶的光学和理化特性与 光导管和镜头的不同带来的透光率和可靠性下降等问题，适合于工业现场、实验室场合使用。模压挤塑透镜化光导管制备成本低、简单易行、前端透镜稳固可靠。对于模压挤塑透镜 化单模光纤，不同的模具可得到不同形状的透镜，输出光斑模场直径在1. 5 1. Sum之间， 一方面实现和光子芯片模场的最佳匹配，从而完成光纤-光子芯片的高效耦合；一方面得 到微米级光纤探针，用于生物医学和光传感领域；对于模压挤塑透镜化紫外液芯光导管，不 同的模具可得到不同形状的透镜，相对于传统的紫外液芯光导管可输出模场直径小于3mm 的光斑，应用于小照射范围、大照射剂量的场合。四附图说明图1为金属模具示意图。图2为单模光纤前置PMMA透镜输出光场图(球透镜r = 4um, n = 1. 49)。图3为单模光纤前置PMMA透镜输出光场图(球透镜r = 62. 5um, n = 1. 49)。图4为紫外液芯光导管前置PF透镜输出光场图(球透镜r = 500um,n = 1. 34)。图例说明31.模具本体，32.内腔，33.光导管插入口，34.电炉丝加热器，35.保温套五具体实施方式一种用于制备模压挤塑透镜化光导管的金属模具，如图1所示，包括模具本体 31，在模具本体31内设有内腔32，所述内腔32的形状与透镜形状相吻合，在内腔32上方设 有能与光导管1相匹配的光导管插入口 33，在模具本体31上设有电炉丝加热器34并在电 炉丝加热器34外部设有保温套35。本技术的使用可以采用以下方法取一金属模具，所述金属模具的内腔形状 与透镜形状相吻合，在金属模具的内腔上方设置能与光导管相匹配的光导管插入口，在金 属模具的内腔中加入透镜材料，并对透镜材料进行加热，使透镜材料熔化，再将光导管从金 属模具内腔上方的光导管插入口压入，直至光导管浸入熔融的透镜材料中，此后，停止加热 并冷却，在光导管的端部形成透镜，卸下金属模具，得到模压挤塑透镜化光导管。所述透镜材料可以采用聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，加热温度为180 240°C。光导 管1取单模光纤，其输出光斑模场直径为8 10um，透镜材料为PMMA，在波长1550nm处折 射率n= L 49，通过模压挤塑方式与单模光纤构成透镜化耦合结构。它可以传输近红外 光，改变透镜的参数(折射率/形状/尺寸等)输出光斑模场直径在1.5 1. Sum之间变 化，压缩了单模光纤输出光斑的大小，一方面实现和光子芯片模场的最佳匹配，从而完成光 纤-光子芯片的高效耦合；一方面得到微米级光纤探针，用于生物医学和光传感领域。图2 为单模光纤前置PMMA透镜(球透镜r = 4um, n = 1. 49)输出光场Hy图，可见输出圆光斑 直径1. 5um。图3为单模光纤前置PMMA透镜(球透镜r = 62. 5um,n = 1. 49)输出光场Hy 图，可见输出圆光斑直径1. 8um。所述透镜材料还可以采用全氟树脂PF，加热温度为250 280°C。光导管1取紫外 液芯光导管，可以传输波长范围为365nm 436nm的紫外线，透镜材料为PF，在波长365nm 处折射率n= 1.34，通过模压挤塑方式与紫外液芯光导管构成透镜化耦合结构。由于PF 透镜的汇聚作用，可以输出模场直径小于3mm的光斑，应用于小照射范围、大照射剂量的场 合。图4为紫外液芯光导管前置PF透镜(球透镜r = 500um, n = 1. 34)输出光场Hy图，可见输出圆光斑直径2. 4mm。权利要求一种用于制备模压挤塑透镜化光导管的金属模具，包括模具本体(31)，其特征在于，在模具本体(31)内设有内腔(32)，所述内腔(32)的形状与透镜形状相吻合，在内腔(32)上方设有能与光导管(1)相匹配的光导管插入口(33)，在模具本体(31)上设有电炉丝加热器(34)并在电炉丝加热器(34)外部设有保温套(35)。专利摘要本技术公开了一种用于制备模压挤塑透镜化光导管的金属模具，包括模具本体，在模具本体内设有内腔，所述内腔的形状与透镜形状相吻合，在内腔上方设有能与光导管相匹配的光导管插入口，在模具本体上设有电炉丝加热器并在电炉丝加热器外部设有保温套。本技术在使用时，可以套在光导管的端部，这样，当本技术所述模具中的熔融态的透镜材料冷凝后收缩，就会直接并紧紧包住光导管端部，与光导管形成牢固可靠的连接，而不需要用胶粘接，避免了由于胶的光学和理化特性与光导管和镜头的不同带来的透光率和可靠性下降等问题，适合于工业现场、实验室场合使用。模压挤塑透镜化光导管制备成本低、简单易行、前端透镜稳固可靠。文档编号G02B6/26G本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备模压挤塑透镜化光导管的金属模具，包括：模具本体（３１），其特征在于，在模具本体（３１）内设有内腔（３２），所述内腔（３２）的形状与透镜形状相吻合，在内腔（３２）上方设有能与光导管（１）相匹配的光导管插入口（３３），在模具本体（３１）上设有电炉丝加热器（３４）并在电炉丝加热器（３４）外部设有保温套（３５）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘旭，孙小菡，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：实用新型
国别省市：84[中国|南京]