一种磁性光纤耦合装置的制作方法

本发明涉及激光技术领域，具体涉及一种磁性光纤耦合装置。

背景技术：

光纤耦合器是光纤与光纤之间进行可拆卸活动连接的器件，它是把光纤的两个端面精密对接起来，以使发射光纤输出的光能量能最大限度地耦合到接收光纤中去，并使其介入光链路从而对系统造成的影响减到最小。按照耦合的光纤的不同有如下分类：SC光纤耦合器：应用于SC光纤接口，它与RJ-45接口看上去很相似，不过SC接口显得更扁些，其明显区别还是里面的触片，如果是8条细的铜触片，则是RJ-45接口，如果是一根铜柱则是SC光纤接口。LC光纤耦合器：应用于LC光纤接口，连接SFP模块的连接器，它采用操作方便的模块化插孔(RJ)闩锁机理制成(路由器常用)。FC光纤耦合器：应用于FC光纤接口，外部加强方式是采用金属套，紧固方式为螺丝扣。一般在ODF侧采用(配线架上用的最多)ST光纤耦合器：应用于ST光纤接口，常用于光纤配线架，外壳呈圆形，紧固方式为螺丝扣。

上述耦合器采用的接插方式为螺丝扣或卡扣方式构成，在进行连接时需要通过旋转方式进行紧密连接，耦合效率受旋转圈数、力度影响很大，连接次数多后容易磨损端面造成损耗增加，连接速度慢，并且连接后不可进行旋转。为了解决上述问题，本发明采用磁性连接方式进行光纤耦合，耦合速度快、精度高，耦合效率不受人工影响，且耦合后可以进行任意轴向旋转，满足了在通讯、医疗等领域对于精密光纤耦合次数频繁、耐久度高、方便快捷的需求。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种磁性光纤耦合装置，解决了现有耦合器在进行连接时需要通过旋转方式进行紧密连接、耦合效率受旋转圈数、力度影响很大、连接次数多后容易磨损端面造成损耗增加、连接速度慢、并且连接后不可进行旋转等缺陷。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种磁性光纤耦合装置，包括相互插接的插头和插尾，所述插头包括相互固定连接的第一插接部和第一连接部，所述插尾包括相互固定连接的第二插接部和第二连接部，所述第一插接部的自由端与所述第二插接部的自由端为可拔插连接，所述第一插接部和所述第二插接部均为具有磁性的第一插接部和第二插接部；

所述第一插接部包括第一光纤复合体和设置于所述第一光纤复合体外的管壁；所述第二插接部包括第二光纤复合体和设置于所述第二光纤复合体外的套管；

所述第一插接部和所述第二插接部的磁性相反使其能够相互吸引且所述第一光纤复合体和第二光纤复合体紧密对接。

进一步地，所述第一光纤复合体包括第一插芯、贯穿设置于所述第一插芯的轴心处用于传导光的第一光纤以及包裹于所述第一插芯外围的第一封套；

所述第二光纤复合体包括第二插芯、贯穿设置于所述第二插芯的轴心处用于传导光的第二光纤以及包裹于所述第二插芯外围的第二封套；

所述第一光纤复合体和所述第二光纤复合体的外径一致。

进一步地，所述套管包括包裹于所述第二光纤复合体外的第一套管以及设置于第一套管外围的第二套管，所述第一套管的外壁与所述第二套管内壁之间设有能够容纳所述管壁的第一环形槽。

进一步地，所述第一光纤复合体的外壁与所述管壁的内壁之间设有能够容纳所述第一套管的第二环形槽。

进一步地，所述第二光纤复合体的顶端低于所述第一套管的顶端以使所述第一套管的上端内形成能够恰好容纳所述第一光纤复合体的第一空心槽。

进一步地，在所述第一光纤复合体中，所述第一插芯的顶端延伸至所述第一封套外。

在所述第二光纤复合体中，所述第二封套延伸至所述第二插芯外，则所述第二封套的顶端内侧形成能够恰好容纳延伸至第一封套外的第一插芯的第二空心槽，以使所述第一插芯和第二插芯紧密接触且第一光纤与所述第二光纤紧密接触。

进一步地，所述第一插芯和第二插芯的顶端均设有耐磨层。

进一步地，所述耐磨层的材料为石墨烯或聚四氟乙烯。

进一步地，所述第一插接部和所述第二插接部均为圆柱形或圆环形结构，所述第一插接部为以第一光纤所在的轴线为轴；所述第二插接部为以第二光纤所在的轴线为轴；

所述第一插接部和所述第二插接部之间，凡是彼此接触的部位其磁性均相反以使所述第一插接部和所述第二插接部能够同时具有轴向吸引力和侧向吸引力。

进一步地，构成具有磁性的所述第一插接部和所述第二插接部的方法包括以下任何一种：①采用磁性材料制备所述第一插接部和所述第二插接部；②为所述第一插接部和所述第二插接部电磁加磁；③在所述第一插接部的内部和所述第二插接部的内部设置电磁导线。

进一步地，在所述①中，所述磁性材料包括永磁材料、软磁材料、旋磁材料和压磁材料中的任意一种；永磁材料可为钕铁硼。

进一步地，在所述②中，制备所述第一插接部和所述第二插接部的材料为陶瓷、金属或不锈钢。

本发明至少具有以下有益效果：

①本发明的耦合器接插速度快、耐久度高、光纤对准性好，光传导率高，且连接后可进行任意轴向旋转，不会影响光的传导率。客服了现有技术中耦合效率受旋转圈数、力度影响，连接次数多后容易磨损端面造成损耗增加、连接和拆卸速度慢、并且连接后不可进行旋转等不足。

②本发明的耦合器通过第一光纤复合体和第一套管之间、第一插芯和蝶儿封套之间以及第一套管、第二套管与管壁之间的互相嵌入或凹凸结合等方式进行配合连接，大大增加了耦合方式的稳定性和可靠性，相应地也大大提高了光的传导效率。

③本发明的耦合器各个部件均为圆柱形或圆环形，不仅能够随意旋转，而且具有侧向吸引力，牵引光纤相互对准，轴向吸引力使耦合器两端紧密结合，从而使两侧的光纤对准，高效传到光。

④本发明能够通过多种方式进行加磁，使得相应结构或部件具有磁性。总之，本发明的耦合器通过多重方式进行光纤的对准，不仅施用方便而且光纤的对准率性好、光的传导率高。

附图说明

图1是本发明实施例所述的磁性光纤耦合装置的整体外部结构示意图；

图2是本发明实施例所述的磁性光纤耦合装置的整体结构示意图；

图3是本发明实施例所述的插头的立体结构示意图；

图4是本发明实施例所述的插头的剖面示意图；

图5是本发明实施例所述的插尾的立体结构示意图；

图6是本发明实施例所述的插尾的正剖面图；

图7是本发明实施例所述的插尾的剖面图；

图8是本发明实施例所述的电磁导线的缠绕方式结构示意图。

1、第一连接部，2、第一插接部，6、第二插接部，7、第二连接部，21、第一光纤，22、第一插芯，23、第一封套，24、管壁，25、第一环形槽，61、第二光纤，62、第二插芯，63、第二封套，64、第一套管，65、第二套管，66、第二空心槽，67、第一空心槽，68、第二环形槽，69、电磁导线。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通方法人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1～7所示，一种磁性光纤耦合装置，包括相互插接的插头和插尾，所述插头包括彼此固定连接的第一插接部2和第一连接部1，所述插尾包括彼此固定连接的第二插接部6和第二连接部7，所述第一插接部2的自由端与所述第二插接部6的自由端为可拔插连接，且所述第一插接部2和所述第二插接部6均具有磁性并且磁性相反；所述第一插接部2包括第一光纤21复合体和设置于所述第一光纤21复合体外的管壁24；所述第二插接部6包括第二光纤61复合体和设置于所述第二光纤61复合体外的套管。

所述第一插接部2和所述第二插接部6的磁性相反使其能够相互吸引且所述第一光纤21复合体和第二光纤61复合体紧密对接。

所述第一光纤21复合体包括第一插芯22、贯穿设置于所述第一插芯22的轴心处用于传导光的第一光纤21以及包裹于所述第一插芯22外围的第一封套23；所述第二光纤61复合体包括第二插芯62、贯穿设置于所述第二插芯62的轴心处用于传导光的第二光纤61以及包裹于所述第二插芯62外围的第二封套63；

所述第一光纤21复合体和所述第二光纤61复合体的外径一致，其复合层结构也一致，即第一插芯22和第二插芯62、第一封套23和第二封套63的结构厚度等均一致，这样便能够更好的使第一光纤21和第二光纤61对准接触，提高光的传导率。

所述第一插接部2和所述第二插接部6之间，凡是彼此接触的部位均为磁性相反以使所述第一插接部2和所述第二插接部6能够同时轴向吸引和侧向吸引。相互吸引过程中具有侧向吸引力，则有利于牵引光纤相互对准；轴向吸引力使耦合器两端紧密结合从而使插头和插尾中的光纤相互对准并接触。

所述套管包括包裹于所述第二光纤61复合体外(具体为第二封套63外)的第一套管64以及设置于第一套管64外围的第二套管65，所述第一套管64外壁与所述第二套管65内壁之间设有能够恰好容纳所述管壁24的第一环形槽25，以使第一环形槽25与所述第二套管65严丝合缝的配合，则有助于使插头和插尾中的光纤对准。

所述第一光纤21复合体外壁与所述管壁24的内壁之间设有能够恰好容纳所述第一套管64的第二环形槽68，以使第二环形槽68与所述第一套管64严丝合缝的配合，则有助于使插头和插尾中的光纤对准。

所述第二光纤61复合体的顶端(即自由端，即与插头对接的一端)低于所述第一套管64的顶端(即自由端，即与插头对接的一端)，即第一套管64延伸至第二光纤61复合体外，以使所述第一套管64的上端内形成能够恰好容纳所述第一光纤21复合体的第一空心槽67，这样同样有助于插头和插尾中的光纤对准，增加耦合方式的稳定性和可靠性。

在所述第一光纤21复合体中，所述第一插芯22的顶端延伸至所述第一封套23外，即第一插芯22的顶端部分超出或高于所述第一封套23。

在所述第二光纤61复合体中，相应地，所述第二封套63延伸至所述第二插芯62外，即第二封套63的顶端超出或高于所述第二插芯62，则在所述第二封套63的顶端(即自由端)内侧形成能够恰好容纳延伸至第一封套23外的所述第一插芯22部分的第二空心槽66，以使所述第一插芯22和第二插芯62紧密接触且第一光纤21与所述第二光纤61紧密接触，增加耦合方式的稳定性和可靠性，使得光的传导效率更高。

则，第一光纤21复合体插入第一空心槽67后，第一封套23与第二封套63的两个端面紧密接触，而第一插芯22的顶端恰好插入第二空心槽66中，并与第二插芯62紧密接触，则第一插芯22中的第一光纤21和第二插芯62中的第二光纤61恰好对准并紧密接触，则光的传导效率更高。

所述第一插芯22和第二插芯62相互接触的顶端面均涂覆有耐磨层，提高多次接插的耐久度。同时还可通过耐磨层的厚度控制插头和插尾的结合力度。

所述耐磨层的材料为石墨烯或聚四氟乙烯等材料，则可同时增加结合部位的润滑和耐磨性。

作为进一步优选的实施方式，在所述第一封套23、第二封套63、第一套管64、第二套管65以及管壁24等顶端均涂覆耐磨层，材料也可为石墨烯或聚四氟乙烯等材料，进一步提高整体多次接插的耐久度、耐磨性以及润滑性。

还需要强调的是，本发明中的第一插芯22、第一封套23、管壁24等结构均为圆柱形或环形，且均与第一插芯22同轴，即均以第一光纤21所在的轴线为轴；同样地，所述第二插芯62、第二封套63、第一套管64、第二套管65等结构均为圆柱形或环形，且均与第二插芯62同轴，即均以第二光纤61所在的轴线为轴。则可进行任意旋转。

实施例2

在实施例1的基础上，构成具有磁性的所述第一插接部2和所述第二插接部6的方法可为：采用磁性材料制备所述第一插接部2和所述第二插接部6。

所述磁性材料包括永磁材料(如钕铁硼)、软磁材料、旋磁材料和压磁材料中的任意一种。永磁材料可为钕铁硼，如N52型钕铁硼。

实施例3

在实施例1的基础上，构成具有磁性的所述第一插接部2和所述第二插接部6的方法可为：在制备完成的所述第一插接部2和所述第二插接部6上进行电磁加磁；即其磁性为外加上去的。

制备所述第一插接部2和所述第二插接部6的材料为陶瓷、金属或不锈钢等，这些材料均能在后期进行加磁。

实施例4

在实施例1的基础上，构成具有磁性的所述第一插接部2和所述第二插接部6的方法可为：在所述第一插接部2的内部和所述第二插接部6的内部缠绕电磁导线69，电磁导线69缠绕方式可参见图8。

采用电磁铁方式构成磁性吸引结构，通过细电磁导线缠绕在磁性材料上，通过直流电流通过产生磁性。此种方法可以进行磁性吸引力控制，从而使耦合/解耦合自动控制。

可在第一插芯22和第二插芯62外采用线圈缠绕等方式构成电磁材料，具体地，可在第一插芯22和第二插芯62外预留空间使得在需要时能够缠绕电磁导线，使得第一插芯22和第二插芯62等具有磁性；当然，如果一开始就确定采用该方式加磁则可在制备本发明的耦合器的过程中便可将电磁导线缠绕上去。

在本发明中，为了进一步说明耦合器的结构，给出以下的实施过程，以多模光纤耦合器为例，第一光纤21和第二光纤61直径300um，外层的第一插芯22和第二插芯62直径为3mm，第一插芯22和第二插芯62可为陶瓷插芯，在该第一插芯22和第二插芯62顶端涂有石墨烯耐磨材料。第一插芯22和第二插芯62外通过不锈钢的第一封套23和第二封套63进行加固和保护。第一套管64的外径半径为5mm；管壁24内半径为5mm。在进行耦合连接时，将插头和插尾彼此轻轻插入，第一套管64和管壁24相互吸引后自动扣紧连接，同时第一光纤21和第二光纤61相互对准，完成耦合对接。耦合完成后，由于插头和插尾不存在机械硬性连接结构，允许进行轴向任意角度旋转。在需要进行解除连接时，通过施加大于插头和插尾磁力的拉力可快速进行分离。

具体实施时，制备所述第一插接部2和所述第二插接部6中各个部件的材料可为陶瓷、金属或不锈钢等(光纤不包括在内)，具体可根据实际需要进行相应地选择。

在本发明中，除了光纤(即第一光纤21和第二光纤61)以外均可以为磁性，第一插芯22、第一封套23和管壁24等中至少有一种为磁性；若第一插芯22为磁性，则第二插芯62也具有磁性且磁性相反可与第一插芯22相互吸引紧密结合；若第一封套23为磁性，则第二封套63也具有磁性且磁性相反可与第一封套23相互吸引紧密结合；若管壁24为磁性，则第二环形槽68也具有磁性，且各个接触面均与管壁24磁性相反使其与管壁24相互吸引紧密结合。优选第一插芯22、第一封套23和管壁24均具有磁性，当然，也可以根据实际需要，只在关键部位加磁，例，参见图2，第一套管64由N52型钕铁硼材料构成，顶端极性为S型；第二环形槽68底端由N52型钕铁硼材料构成，极性为N型，则二者相互吸引使其对准。

本发明的第一封套23、第二封套63、壁管、第一套管64、第二套管65等均为环形结构，则若其为带有磁性的环形结构，那么环形磁铁在未对准时，相互吸引过程中具有侧向吸引力，牵引光纤相互对准，轴向吸引力使耦合器两端紧密结合。另外，磁铁的磁力大小为：当两块外径为2mm，内径为0.5mm，长度为5mm的N52型钕铁硼材料构成的磁环紧密相吸时，其吸引力达到1.51N左右(0.154Kg)，该力量足以达到光纤紧密结合所需压力。

具体使用时，所述第一连接部1和第二连接部7的自由端均可与光纤连接，然后通过本发明的耦合器可将一侧光纤中的光传导至另一侧光纤中，如，将与插尾(即第二连接部7)连接的光纤中的光传导至与插头(即第一连接部1)连接的光纤中。具体到本申请人，本发明的耦合器可与在先申请的能够发射激光的可调谐激光装置(申请号为2016214582394和2016112369942)以及一种血管光纤导丝(申请号为201611234625X和2016214560291)联合使用，即将激光装置与合束器连接，然后合束器再与插尾的第二连接部7连接，而血管光纤导丝与插头的第一连接部1连接，然后通过插头和插尾的相互对接使得激光装置中发出的光通过本发明的耦合器传入血管光纤导丝中，则便可对人体内部进行照射治疗。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。