一种自带耦合器型光纤的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本实用新型涉及一种自带耦合器型光纤，属于光纤应用领域。
【背景技术】
[0002]激光器与光纤的耦合是光纤传感、光电子器件以及光显示等领域的一项关键技术。随着激光工业的发展，光纤作为优良的传输媒介也得到越来越多的应用，但激光光源与光纤耦合损耗的问题也日益突出，如何能提升耦合效率，以及获得一种便于操作的耦合方式也越来越值得探究。
[0003]传统的耦合方式是采用激光器与一根或者多根光纤直接进行耦合，这种方式存在以下问题:由于石英光纤数值孔径小，极难与激光器耦合，光纤耦合效率低；由于激光为高斯分布，对于耦合多根光纤时，耦合对中过程中易出现偏差，所以各根光纤出射光的能量分布不均匀。耦合多根光纤时，由于光纤端面质量存在差异，激光能量过高时极易损伤端面质量差的光纤。原工艺制作的耦合光纤与光纤耦合时，相对位置易发生偏移，造成光纤旋转一个方向后传输能量发生变化，影响产品稳定性。
【发明内容】
[0004]本实用新型提供了一种自带耦合器型光纤制品，解决了大芯径石英光纤与激光器耦合效率低、耐受能量低、稳定性差等问题，同时能够解决耦合多根光纤分光不均匀的问题。
[0005]技术方案
[0006]传统方式是将光纤与激光器直接耦合，这种方式耦合效率低，且由于光纤与连接器插芯同心度存在偏差，容易使光纤被激光损伤。本发明人发现激光器通过親合透镜与光纤连接，这种方式是可以有效的提升耦合效率，但是制作时光纤与透镜的相对位置的确定很难控制，光纤成品率低，且耦合多根光纤无法实现均匀分光，而在耦合透镜与光纤之间设计增加一段40mm-50mm长的过渡光纤，能够降低制作难度，大大提升成品率，且能够在親合多根光纤时实现均匀分光。
[0007]过渡光纤不是传统光纤的圆柱体结构，光纤横截面不是圆形，而是一种圆角矩形，这种结构的光纤能够大大降低耦合时光纤同心度差带来的影响，同时能够有效匀化激光与多根光纤的耦合能量，达到分支能量均衡的目的。实现这种过渡光纤的制作也是本实用新型的一个难点，首先是将光纤预制棒经过特殊处理，制作成类矩形棒材，然后通过光纤拉丝工艺拉制出相应通光孔径的过渡光纤，然后切割成相应长度，两端均采用铜头固化，然后将两端磨抛，要求光纤端面上无划痕无麻点，以便能够更好传输激光。过渡光纤的通光孔径大约是親合光纤面积总和的60%_80%。
[0008]制作多根耦合光纤时，则需要对耦合光纤的排列方式进行设计，尤其是在制作1*2型或1*4型带耦合器光纤时，光纤采用六角形排列方式，能够使光纤之间的间隙最小，相同面积下能够获得更高的激光能量。
[0009]—种自带耦合器型光纤，包括镜筒、置于镜筒内的透镜、过渡光纤和耦合光纤，镜筒通过连接管与过渡光纤连接，过渡光纤通过光纤连接器与耦合光纤连接，所述耦合光纤为2-7根，所述过渡光纤在各个耦合光纤上的投射面积相等。本发明在耦合透镜与光纤之间设计增加一种过渡光纤，能够大大提升成品率，且能够在耦合多根光纤时实现均匀分光。
[0010]进一步，所述过渡光纤的横截面为圆角矩形。这种结构的光纤能够大大降低耦合时光纤同心度差带来的影响，同时能够有效匀化激光与多根光纤的耦合能量，达到分支能量均衡的目的。
[0011]进一步，所述过渡光纤的长度为40mm-50m，过渡光纤的截面的长为580um-620um，宽为 280um_320um。
[0012]进一步，所述耦合光纤的数量为2根或4根。这两种数量的光纤能够易于过渡光纤耦合，得到能量输出均匀的分之光纤。
[0013]进一步，所述透镜的相对孔径为1:5。
[0014]进一步，所述耦合光纤为大芯径石英光纤，其芯皮比范围1:1.04-1:1.2,光纤芯径范围为 200um_600um。
[0015]上述自带耦合器型光纤的制备方法:
[0016](I)过渡光纤的制备:选择?10-12mm外径的光纤预制棒，预制棒中不可有气泡、裂纹，将选好的预制棒的侧边进行磨抛，磨消量是预制棒体积的1/4，然后再将相应的一边也磨削同样体积得到最终预制棒，将处理好的预制棒放进高温炉中拉制成所需的光纤，拉丝温度控制在1900°C_2100°C，拉丝速度控制在10-15m/min，将拉制好的光纤切割成40-50mm长度，即得所需过渡光纤；
[0017](2)采用高温导热胶将透镜和镜筒固化；
[0018](3)把过渡光纤固化在连接管中，在光具座上调整好镜筒与过渡光纤的相对位置，使透镜聚焦到过渡光纤中，聚焦光斑小于过渡光纤的通光芯径，将调整好的镜筒与连接管采用胶黏剂固化；
[0019](4)将耦合光纤固化在光纤连接器中，将过渡光纤长轴方向与耦合光纤排列方向调整一致，然后通过微调调整耦合光纤与过渡光纤的相对位置，待调整至各个分支光纤的出射光能量均匀后，采用光学胶固化过渡光纤与耦合光纤，即得自带耦合器型光纤。
[0020]有益效果
[0021]本发明实现了激光与光纤，尤其是与多根光纤的耦合，利用过渡光纤有效降低了制作难度，提升了制品的成品率;大尺寸通光孔径的过渡光纤也提升了其耐受激光功率;解决了激光与多根光纤耦合后，各个分支光纤出射光能量分布不均问题，能够实现批量化生产。
【附图说明】
[0022]图1本发明自带耦合型光纤的结构示意图；
[0023]图2为图1的端面A的不意图；
[0024]图3为图1的端面B的示意图(耦合光纤为2根)；
[0025]图4为图1的端面B的示意图(耦合光纤为4根)。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0027]如图1、2所示，本发明的一种自带耦合器型光纤，包括镜筒2、置于镜筒2内的透镜
1、过渡光纤4和耦合光纤6，镜筒2通过连接管3与过渡光纤4连接，过渡光纤4通过光纤连接器5与耦合光纤6连接，所述过渡光纤在各个耦合光纤上的投射面积相等。所述过渡光纤的横截面为圆角矩形，所述透镜的相对孔径为1:5。
[0028]所述过渡光纤的长度为45mm。
[0029]所述耦合光纤的数量为2根或4根，图3为耦合光纤的数量为2根时的示意图，图3为耦合光纤的数量为4根时的示意图。
[0030]所述耦合光纤为大芯径石英光纤，其芯皮比为I: 1.1;光纤芯径范围为300um，过渡光纤4的横截面的长(a)为600um，过渡光纤4的横截面的宽(a)为300umo
[0031]制备工艺:
[0032](I)过渡光纤的制备:选择Φ 12mm外径的光纤预制棒，预制棒中不可有气泡、裂纹，将选好的预制棒的侧边进行磨抛，磨消量是预制棒体积的1/4，然后再将相应的一边也磨削同样体积得到最终预制棒，将处理好的预制棒放进高温炉中拉制成所需的过渡光纤，拉丝温度控制在1900°C_2100°C，拉丝速度控制在10-15m/min，将拉制好的过渡光纤切割成45mm长度，即得所需过渡光纤；
[0033](2)采用高温导热胶将透镜和镜筒固化，固化温度为25°C，时间24h;
[0034](3)把过渡光纤固化在连接管中，固化温度120°C，固化时间5h。在光具座上调整好镜筒与过渡光纤的相对位置，使透镜聚焦到过渡光纤中，聚焦光斑小于过渡光纤的通光芯径，将调整好的镜筒与连接管采用胶黏剂固化，先采用瞬时粘结剂固化再采用高温胶固化；
[0035](4)将耦合光纤固化在光纤连接器中，采用五维光纤调节架来调节过渡光纤与光纤连接器的对中精度，将过渡光纤长轴方向与耦合光纤排列方向调整一致，然后通过微调调整耦合光纤与过渡光纤的相对位置，待调整至各个分支光纤的出射光能量均匀后，采用光学胶固化过渡光纤与耦合光纤，即得自带耦合器型光纤。
[0036]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种自带耦合器型光纤，其特征在于，包括镜筒、置于镜筒内的透镜、过渡光纤和耦合光纤，镜筒通过连接管与过渡光纤连接，过渡光纤通过光纤连接器与耦合光纤连接，所述耦合光纤为2-7根，所述过渡光纤在各个耦合光纤上的投射面积相等。2.如权利要求1所述的自带耦合器型光纤，其特征在于，所述过渡光纤的横截面为圆角矩形。3.如权利要求1所述的自带耦合器型光纤，其特征在于，所述过渡光纤的长度为40mm-50m，过渡光纤的截面的长为580um-620um，宽为280um-320um。4.如权利要求1所述的自带耦合器型光纤，其特征在于，所述耦合光纤的数量为2根或4根。5.如权利要求1所述的自带耦合器型光纤，其特征在于，所述透镜的相对孔径为1:5。6.如权利要求1至5任一项所述的自带耦合器型光纤，其特征在于，所述耦合光纤为大芯径石英光纤，芯皮比为I: 1.04-1:1.2,光纤芯径为200-600um。
【专利摘要】本实用新型涉及一种自带耦合器型光纤，包括镜筒、置于镜筒内的透镜、过渡光纤和耦合光纤，镜筒通过连接管与过渡光纤连接，过渡光纤通过光纤连接器与耦合光纤连接，所述耦合光纤为2-7根，所述过渡光纤在各个耦合光纤上的投射面积相等。本实用新型在耦合透镜与光纤之间增加一种过渡光纤，能够大大提升成品率，且能够在耦合多根光纤时实现均匀分光。本实用新型可用于激光与光纤之间的快速耦合，提升光纤与激光器耦合效率，并且制作简单，成本低，可批量化生产，产品重复性高。
【IPC分类】G02B6/42
【公开号】CN205246941
【申请号】CN201520985043
【发明人】李辉, 曾新华, 殷志东, 陈莉, 朱源园
【申请人】南京春辉科技实业有限公司
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年12月1日