一种氟化物光纤与石英光纤的熔接设备及熔接方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高功率中红外光纤激光器及中红外超连续谱光源的产生及应用技术领域，尤其涉及一种氟化物光纤与石英光纤的熔接设备及熔接方法。
【背景技术】
[0002]中红外光纤激光器及超连续谱光源在激光光谱学、环境监测、生物医学、激光雷达、国防科技、中红外基础研究等领域都有着广泛的应用前景，近年来一直是研究的热点及难点问题。基于光纤的近红外波段的超连续谱光源多采用高非线性光纤或高非线性光子晶体光纤作为非线性介质，其基质材料均为石英玻璃，但石英玻璃由于离子晶格振动在中红外波段损耗非常大致使传输波长很难扩展至2500nm以上。目前获得中红外超连续谱光源的光纤材料主要为在中红外波段有较低损耗的软玻璃光纤，如碲化物光纤、硫化物光纤、氟化物光纤等。此外，对于3 μπι左右中红外光纤激光器，其增益光纤多为掺铒氟化物光纤及掺钬氟化物光纤。
[0003]氟化物光纤在实际应用中，需要与石英光纤进行耦合对接。然而，氟化物光纤的熔点约300°C，石英光纤熔点约1500°C，如此大的熔点差距使得氟化物光纤与石英光纤的直接熔接变得异常困难。目前报道的氟化物光纤与石英光纤的耦合方式主要有电弧放电熔接(ARC fus1n splicing)、点胶恪接(glue splicing)、机械親合对接(mechanical splice)及热恪接(thermal splicing)。其中，只有机械親合对接和热恪接方法能够承受高功率。然而机械耦合对接方式需要精密的调整架，且在高功率条件下，由于激光反冲力容易出现光纤抖动，导致耦合效率降低，严重者可烧坏光纤端面或前级栗浦激光系统。而目前热熔接方法则需要在石英光纤端面进行镀膜处理以增加光的透过率，工艺复杂，不方便使用且成本昂贵。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题在于提供一种氟化物光纤与石英光纤的熔接设备及熔接方法，旨在解决现有的氟化物光纤与石英光纤的熔接过程工艺复杂且成本昂贵的问题。
[0005]本发明是这样实现的，一种氟化物光纤与石英光纤的熔接设备，包括两光纤夹持器和能在200度至1000度之间进行加热的加热装置；
[0006]所述加热装置置于石英光纤与氟化物光纤相对接的位置且靠近所述石英光纤的一侧，用于对所述石英光纤进行加热，加热温度高于氟化物光纤的熔点而低于石英光纤的熔点；
[0007]所述两光纤夹持器分别将所述石英光纤和所述氟化物光纤夹住，且在XYZ三个方向进行调节使所述石英光纤与所述氟化物光纤的纤芯对准且两纤芯相接触，并在加热后将所述两光纤夹持器同时沿水平方向相向推进使石英光纤的纤芯与氟化物光纤的纤芯熔接。
[0008]进一步地，所述熔接设备还包括光纤纤芯成像装置，所述光纤纤芯成像装置置于所述石英光纤与所述氟化物光纤相对接的位置，用于对氟化物光纤和石英光纤的纤芯进行识别使得所述光纤夹持器能对纤芯进行精准定位。
[0009]进一步地，所述熔接设备还包括激光器、环形器、第一功率计和第二功率计，所述激光器与所述石英光纤非熔接端相连，用于提供测试用的激光光源；
[0010]所述第一功率计与所述氟化物光纤的非熔接端相连，用于为熔接前的氟化物光纤的纤芯对准提供参考调整数据和用于测试所述氟化物光纤与石英光纤熔接后的损耗；
[0011]所述环形器置于所述激光器和所述石英光纤之间，并分别与所述激光器、所述石英光纤相连接，用于检测熔接点的回波损耗；
[0012]所述第二功率计与所述环形器相连接，用于检测熔接点的回波损耗。
[0013]进一步地，所述加热装置为石墨灯丝加热装置、二氧化碳激光或电阻丝。
[0014]进一步地，所述熔接设备还包括惰性气体发生器，所述惰性气体发生器置于所述两光纤夹持器旁，用于在两纤芯焊接时输出惰性气体。
[0015]本发明还提供一种氟化物光纤与石英光纤的熔接方法，包括以下步骤:
[0016]步骤A、使用两光纤夹持器夹持住需要熔接的石英光纤和氟化物光纤，并使需要熔接的石英光纤和氟化物光纤的纤芯对准且两纤芯相接触；
[0017]步骤B、使用能在200度至1000度之间进行加热的加热装置对两纤芯对准位置中的石英光纤进行加热；
[0018]步骤C、加热后迅速将所述两光纤夹持器同时沿水平方向相向推进，使熔点较低的氟化物光纤呈现熔融状态并与石英光纤形成熔接。
[0019]进一步地，所述步骤A前还包括步骤D、所述石英光纤与所述氟化物光纤需要剥除涂敷层并将需要熔接的一端的端面切平。
[0020]进一步地，所述步骤B具体包括以下步骤:
[0021]步骤B01、控制加热装置的加热位置、加热时间和加热功率；
[0022]步骤B02、对所述石英光纤加热到温度高于氟化物光纤的熔点而又低于所述石英光纤的恪点。
[0023]进一步地，所述步骤B和步骤C的操作均在有惰性气体进行保护的情况下进行。
[0024]进一步地，所述恪接方法还包括以下的至少一个步骤:
[0025]步骤E、在所述石英光纤和氟化物光纤的纤芯对准时，使用激光器及光纤纤芯成像装置对两纤芯进行识别、精准定位；
[0026]步骤F、测试两光纤熔接后的输出功率和检测熔接点的回波损耗。
[0027]本发明与现有技术相比，有益效果在于:所述的氟化物光纤与石英光纤的熔接设备使用两光纤夹持器对需要熔接的石英光纤和氟化物光纤进行固定并使纤芯对准，然后使用加热装置对石英光纤进行加热，加热温度高于氟化物光纤的熔点而低于石英光纤的熔点，并在加热后迅速将两光纤夹持器同时沿水平方向相向推进，使两纤芯熔接，该设备简化了熔接的过程，且熔接成本低，同时，熔接后的熔接点具有低损耗、高强度、耐高功率等特点。
【附图说明】
[0028]图1是本发明实施例提供的氟化物光纤与石英光纤的熔接设备示意图；
[0029]图2是本发明实施例提供的氟化物光纤与石英光纤的熔接方法示意图。
【具体实施方式】
[0030]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0031]—种氟化物光纤与石英光纤的熔接设备及熔接方法，利用稳定的石墨灯丝加热装置对两种光纤实行不对称加热，使具有不同热熔性的两种光纤熔融并实现永久性连接，采用该熔接方法形成的熔接点具有低损耗、高强度、耐高功率等特点。
[0032]如图1所示，为本发明一较佳的实施例，一种氟化物光纤与石英光纤的熔接设备，包括两光纤夹持器11和能在200度至1000度之间进行加热的加热装置12，两光纤夹持器11分别将石英光纤13、氟化物光纤14夹住，且可在XYZ三个方向进行精细调节使石英光纤13与氟化物光纤14的纤芯对准，同时使两纤芯相接触。加热装置12置于石英光纤13与氟化物光纤14相对接的位置且靠近石英光纤13的一侧，用于对石英光纤13进行加热。加热到温度高于氟化物光纤14的熔点而低于石英光纤13的熔点时，将两光纤夹持器11同时沿水平方向相向推进使石英光纤13的纤芯与氟化物光纤14的纤芯熔接，该熔点的温度范围为200度至1000度。
[0033]本实施例中的氟化物光纤14可以是单模氟化物光纤、多模氟化物光纤、稀土掺杂氟化物光纤等。加热装置12可以为石墨灯丝加热装置、二氧化碳激光或电阻丝。
[0034]氟化物光纤与石英光纤的熔接设备还包括光纤纤芯成像装置17，光纤纤芯成像装置17置于石英光纤13与氟化物光纤14相对接的位置，用于对氟化物光纤14和石英光纤13的纤芯进行识别使得光纤夹持器11能对