一种锥形透镜光纤的制作方法技术

本发明专利技术属光纤技术领域，涉及一种锥形透镜光纤的制作方法。现有锥形透镜光纤前端的半球面加工是在磨削后的锥面端部利用熔融原理(瞬间局部加热)使其端部成形，此种加工方法加工的半球面曲率半径不能控制，从而导致成品率较低，耦合效率只有60％左右。本发明专利技术提供的一种锥形透镜光纤的加工方法，是先完成光纤端部锥面的加工后，使光纤加工端与自转旋转运动的研磨介质相接触，再使光纤加工端和研磨介质作相对的弧线往复摆动运动，光纤加工端同时还以光纤纤芯的中心线为转轴进行自转运动完成半球面的加工。本发明专利技术采用的此种磨削加工方式，不仅时间短，效率高，而且使得半球面的曲率半径可控，加工精度高，成品率高，耦合效率也可达75％以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属光纤
，涉及。
技术介绍
光纤耦合技术是影响光纤系统的关键技术，光纤透镜则是光纤耦合的关键部件， 发光芯片与光纤的耦合实质上是模场的匹配问题，发光芯片发出的光耦合进入光纤的越多，光纤通信距离就越远，中继距离也就越远；而提高模场匹配的基本途径是在耦合系统中加入光学透镜以提高光耦合的效率，目前解决的方法是在光纤的端部直接加工透镜。锥形透镜光纤是目前光通信领域内比较常用的一种透镜光纤，锥形透镜光纤的加工一般包括端部锥面加工和前端半球面加工(如图la、b、c所示)，目前的锥面加工一般是在平面研磨机上完成，而对于前端的半球面加工则是利用熔融原理(局部瞬间加热)使其端部成形，但是此种以熔融成形的加工方法弊端很多，不仅操作难以控制，而且会使整个半球面的曲率半径不均勻；同时在加工时，半球面曲率半径不能得到有效控制，从而导致成品率较低，并且耦合效率不高，只能达到60%左右。随着光纤技术的发展，对于光耦合效率的要求也大大提高，一般高端领域所需求的耦合效率都在75%以上，因此，转统的熔融加工方法已经很难适应现代光纤技术发展的要求，需要一种新的加工工艺来满足需求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种新的锥形透镜光纤的制作方法，该制作方法采用磨削方式加工，使得锥形前端的半球面的曲率半径可控，从而有效解决了现有熔融成形加工方法成品率低、耦合效率不高的问题，满足了现代光纤技术的要求。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是—种锥形透镜光纤的制作方法，是在完成端部锥面加工后，使光纤加工端与运动的研磨介质相接触，再使光纤加工端和研磨介质作相对的弧线往复摆动运动；同时光纤加工端还以光纤纤芯的中心线为转轴进行自转运动实现半球面的加工。本专利技术中上述光纤加工端和研磨介质相对弧线往复摆动运动时，往复摆动的弧线同心，摆动的方向相反。因此，本专利技术提供的锥形透镜光纤的制作方法，具体包括下述步骤(1)提供一根光纤，光纤端部剥除涂覆层15-30毫米，将端部涂覆层剥除后的光纤夹持固定在光纤夹具内，将夹持有光纤的光纤夹具夹持在平面研磨机上完成光纤端部的锥面加工后，取下光纤夹具，锥面加工后的光纤保持在光纤夹具内；(2)将光纤夹具夹持在一个摆动臂上，光纤夹具的下端设置有一个旋转盘，旋转盘内放置有研磨介质；(3)调整光纤夹具，使光纤夹具下端的光纤加工端与研磨介质相接触；并使旋转盘带动研磨介质进行水平旋转运动；(4)以光纤加工端为摆动中心，以光纤夹具为摆轴，使摆动臂带动光纤夹具做弧线往复摆动运动；(5)光纤夹具弧线往复摆动的同时，摆动臂带动光纤夹具以光纤纤芯的中心线为转轴进行自转运动。当然，本专利技术提供的锥形透镜光纤的制作方法，也可以是包括下述步骤(1)提供一根光纤，光纤端部剥除涂覆层15-30毫米，将端部涂覆层剥除后的光纤夹持固定在光纤夹具内，将夹持有光纤的光纤夹具夹持在平面研磨机上完成光纤端部的锥面加工后，取下光纤夹具，锥面加工后的光纤保持在光纤夹具内；(2)将光纤夹具夹持在一个摆动臂上，光纤夹具的下端设置有一个旋转盘，旋转盘上端面同时连接有一个摆动旋转轴，旋转盘内放置有研磨介质；(3)调整光纤夹具，使光纤夹具下端的光纤加工端伸入到所述的研磨介质内；(4)以摆动旋转轴的上端部为摆动中心，带动旋转盘做弧线往复运动，旋转盘做弧线往复运动的同时，摆动旋转轴同时带动旋转盘旋转而使研磨介质以其中心为转轴进行旋转运动；同时摆动臂还带动光纤夹具以光纤纤芯为转轴进行自转运动。本专利技术中上述研磨介质的旋转运动是指研磨介质在与其中心轴线垂直方向的平面上进行自转旋转运动。本专利技术中的研磨介质可为固态粉状介质，该粉状介质为微粉状研磨料(粒径为 0. 1-50微米之间)；该微粉状研磨料为金刚石微粉、碳化硅微粉、碳化硼微粉或类似的磨料微粉或它们的混合物。本专利技术中的研磨介质可为流体介质，该流体介质为膏状研磨料或抛光液，该膏状研磨料为金刚石微粉、碳化硅微粉、碳化硼微粉或类似的磨料微粉或它们的混合物与去离子水、六偏磷酸钠配比而成的新的混合物；而抛光液为现有光纤跳线研磨用抛光液。本专利技术中当研磨介质为固态粉状介质或流体介质时，光纤加工端可与研磨介质表面相接触，当然光纤加工端也可以伸入到所述的研磨介质内部。本专利技术中的研磨介质可为研磨纸或抛光纸。该研磨纸或抛光纸为光纤跳线研磨通用研磨纸，而此时在加工过程中，光纤加工端与研磨纸或抛光纸的表面相接触。本专利技术中所述的光纤是指光纤裸纤，光纤裸纤由中心高折射率玻璃芯，中间低折射率硅玻璃包层，以及最外层加强用树脂涂层构成，树脂涂层也就是本专利技术中所述的涂覆层；而光纤加工端指去除涂覆层后光纤裸纤的端部待加工的锥形端部半球面的部位。本专利技术与现有技术相比，采用磨削加工方式，将所要加工的光纤固定在光纤夹具内，然后以运动的研磨介质为磨削工具，使光纤加工端与研磨介质相接触后，再使光纤加工端和研磨介质做相对弧线往复摆动运动；同时研磨介质还在与其中心轴线垂直方向的平面上进行自转旋转运动，光纤加工端还以纤芯为转轴进行自转运动，进而实现锥形透镜光纤端部半球面的加工；本专利技术由于半球面的加工采用磨削加工，半球面的曲率半径可根据需要进行调整控制，因此加工精度高，耦合效率也可达80%左右，并且加工时间短，成品率高。附图说明图1为锥形透镜光纤结构示意图，其中b、C* a图A局部放大图。图2为实施例1加工原理图。图3为实施例2加工原理图。图中，1-光纤，2-锥面，3-半球面，4-旋转盘，5-研磨料。 具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。参见图la、b、c，目前的锥面透镜光纤的加工是将光纤端部先在平面研磨机上加工出锥面2，然后在锥面的前端再采用熔融原理加工出半球面3。本专利技术提供的锥形透镜光纤的加工方法是在光纤端部先完成锥面加工后，直接采用磨削方式加工半球面3。本专利技术的半球面3的加工是使光纤加工端与研磨介质相接触(接触是指光纤加工端与研磨介质表面相接触或光纤加工端伸入研磨介质内)后，再使光纤加工端和研磨介质作相对的弧线往复摆动运动，光纤加工端同时还要以纤芯为转轴进行自转运动实现半球面3加工。光纤加工端和研磨介质相对往复运动的过程中，研磨介质还在与其中心轴线垂直方向的平面上进行自转旋转运动。当然，本专利技术中光纤加工端和研磨介质往复摆动运动的弧线方向保持一致 (即弧线的弧心同心)，但相对往复摆动的方向相反。本专利技术采用的磨削加工方式，使光纤加工端与研磨介质相接触或伸入研磨介质内，以自转运动的研磨介质为磨削工具，将所要加工的光纤1夹持固定在一个光纤夹具内， 使光纤夹具带动光纤加工端在运动的研磨介质中，以光纤加工端为摆动中心，以光纤夹具为摆轴带动光纤加工端做弧线往复运动，同时光纤夹具还带动光纤以纤芯为转轴进行自转运动，而研磨介质还同时在水平方向上进行自转旋转运动，光纤加工端与研磨介质要相接触或伸入研磨介质内，以实现锥形透镜光纤锥面端部半球面3的加工；当然，也可将光纤1 夹持固定在一个光纤夹具内，使研磨介质做弧线往复运动，同时光纤夹具带动光纤加工端以光纤纤芯为转轴进行自转运动，研磨介质在往复摆动运动的同时，其还在与其摆动轴线垂直方向的平面上进行自转旋转运动，以实现锥形透镜光纤锥面端部半球面3的加工。本专利技术的光纤夹具在固定光纤1时，采用现有的轴向夹持方式，光纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种锥形透镜光纤的制作方法，是先完成光纤（１）端部锥面（２）的加工，其特征在于：还使光纤加工端与运动的研磨介质相接触，再使光纤加工端和研磨介质作相对的弧线往复运动，光纤加工端同时还以光纤纤芯为转轴进行自转运动完成半球面（３）的加工。

【技术特征摘要】
1.一种锥形透镜光纤的制作方法，是先完成光纤(1)端部锥面O)的加工，其特征在于还使光纤加工端与运动的研磨介质相接触，再使光纤加工端和研磨介质作相对的弧线往复运动，光纤加工端同时还以光纤纤芯为转轴进行自转运动完成半球面(3)的加工。2.根据权利要求1所述的一种锥形透镜光纤的制作方法，其特征在于所述光纤加工端和研磨介质相对往复运动时，往复摆动的弧线同心，摆动的方向相反。3.根据权利要求2所述的一种锥形透镜光纤的制作方法，其特征在于包括下述步骤a)提供一根光纤，光纤端部剥除涂覆层15-30毫米，将端部涂覆层剥除后的光纤夹持固定在光纤夹具内，将夹持有光纤的光纤夹具夹持在平面研磨机上完成光纤端部的锥面加工后，取下光纤夹具，锥面加工后的光纤保持在光纤夹具内；b)将光纤夹具夹持在一个摆动臂上，光纤夹具的下端设置有一个旋转盘，旋转盘内放置有研磨介质；c)调整光纤夹具，使光纤夹具下端的光纤加工端与研磨介质相接触；并使旋转盘带动研磨介质进行旋转运动；d)以光纤加工端为摆动中心，以光纤夹具为摆轴，使摆动臂带动光纤夹具做弧线往复运动；e)光纤夹具弧线往复运动的同时，光纤夹具同时以光纤纤芯为转轴进行自转运动。4.根据权利要求2所述的一种锥形透镜光纤的制作方法，其特征在于包括下述步骤a)提供一根光纤，光纤端部剥除涂覆层15-30毫米，将端部涂覆层剥除后的光纤夹持固定在光纤夹具内，将夹持有光纤的光纤夹具夹持在平面研磨机上完成光纤端部的锥面加工后，取下光纤夹具，锥面加工...

【专利技术属性】
技术研发人员：田露，王彬，
申请(专利权)人：西安盛佳光电有限公司，
类型：发明
国别省市：87