一种包层抛光设备的制作方法

本实用新型涉及光纤器件技术领域，具体涉及一种包层抛光设备。

背景技术：

光纤器件是光纤激光技术发展的有力支撑，尤其是泵浦合束器、功率(信号)合束器的技术进步，有力的将高功率光纤器的泵浦注入和输出功率水平提升到新的高度。但是合束器在制备的过程中，往往由于其中的信号臂是双包层光纤，其包层比较厚，导致在泵浦合束器中泵浦臂的数量增加不了，20/400um—20/400um信号传输泵浦合束器，一般局限于(6+1)×1结构，制约了可合束的泵浦数量。所以研究者们开发各种途径拓展数量，优化结构。

目前通常的做法是采用较细包层的光纤作为合束的信号单臂，如10/130um、10/125um、15/130um、15/125um、20/130um、20/125um、25/130um、25/125um等规格的光纤作为单个输入臂，以规避光纤激光器直接的输出的14/250um、20/250um、20/400um、25/250um、25/400um等包层较厚规格的光纤。此种较细包层的光纤拉制起来难度大，长拉锥会破坏纤芯结构，并且这种方法制作出来的合束器容量有限，如(18+1)×1泵浦合束器、19×1功率合束器，另外功率合束器的信号输入臂与光纤激光器输出尾纤熔接存在纤芯/包层纤径不匹配因素，会增加熔接损耗。

另一种方法采用将光纤包层腐蚀的方法，通过氢氟酸，蒙砂膏等对光纤材料具有腐蚀性的材料将光纤包层进行腐蚀处理，让光纤包层变细。但是腐蚀的光纤表面形貌不规则，腐蚀的均匀性难以控制，在多束腐蚀光纤拉锥的过程中有可能会形成气泡留在器件锥区中，在高功率激光通过器件时存在安全隐患，严重时会发热，甚至烧毁器件和激光器。

本实用新型公开一种包层抛光设备，将双包层光纤拉锥的锥区预先抛光处理，规则有序均匀减薄包层厚度，并预制作成锥形区域，给后续拉锥处理带来便捷，可拓展合束器的容量，增加输入臂的数量，可合束更高功率的激光。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种包层抛光设备，将光纤拉锥的锥区预先抛光处理，规则有序均匀减薄包层厚度，并预制作成锥形区域，给后续拉锥处理带来便捷，可拓展合束器的容量，增加输入臂的数量，可合束更高功率的激光。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种包层抛光设备，包括真空箱体，在所述真空箱体内设置有用于夹持光纤的第一夹具和第二夹具，所述光纤夹持在所述第一夹具与第二夹具之间，所述第一夹具与第二夹具能够同步水平移动，且能够同步径向转动，所述真空箱体的一侧设置有氩离子源，沿所述氩离子源发射方向的对侧设置有挡靶，所述氩离子源与挡靶分别设置在所述光纤的两侧，所述氩离子源、挡靶、光纤设置在同一水平面上。

本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括ccd检测机，所述ccd检测机设置在所述光纤上方，用于采集光纤包层抛光的实时情况

本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括pc控制端，所述pc控制端与所述真空箱体电连接，能够控制所述真空箱体内的设备运行。

本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括所述光纤包括单包层光纤或多包层光纤。

本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括所述第一夹具与第二夹具分别设置在第一夹具座和第二夹具座上。

本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括所述第一夹具座与第二夹具座由同步步进电机带动水平方向上同步移动，所述第一夹具座与第二夹具座由转动电机带动以光纤为轴转动，所述第一夹具座与第二夹具座由升降电机带动竖直方向上同步移动。

本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括真空箱体内抽取的真空度不低于10^-6pa。

本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括所述氩离子源使用的是纯度99.999％及以上氩气，氩离子源发射的氩离子束的能量范围：100ev-10kev，聚焦的氩离子束直径不大于100um。

本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括抛光后的光纤包层形状包括均匀抛光面、锥形抛光面、锯齿状或波浪形状。

本实用新型的有益效果：采用氩离子源对单包层或者多包层的光纤包层进行减薄抛光，保障了抛光表面的光滑性；采用本实用新型的方法对包层光纤的包层进行抛光，对光纤纤径参数没有要求，即使20/125um纤径的光纤也可以进行包层减薄抛光处理；采用本实用新型的方法对双包层光纤的包层进行减薄抛光，可以抛光成所需的任意形状，包括均匀抛光、锥形抛光等；采用氩离子束减薄工艺，对单包层光纤适用，对多包层光纤也同样适用，在制作多包层光纤结构高功率泵浦合束器时，也可用该方法减薄处理光纤包层。

此外，本实用新型包层抛光设备的成品率高，只需设定好氩离子源程序和夹具的运行控制程序即可，并且可重复操作，抛光的一致性好，易于应用于商业化生产。

附图说明

图1是本实用新型的抛光设备的结构示意图；

图2是本实用新型的真空箱体内部的结构示意图；

图3是本实用新型的一实施例抛光后的示意图。

图中标号说明：1、真空箱体；2、第一夹具；3、第二夹具；4、光纤；41、纤芯；42、光纤包层；43、涂覆层；5、氩离子源；6、挡靶；7、ccd检测机；8、pc控制端。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

参照图1-2所示，本实用新型的包层抛光设备的一实施例，包括真空箱体1，在所述真空箱体1内设置有用于夹持光纤4的第一夹具2和第二夹具3，所述第一夹具2和第二夹具3的夹头能够调节，根据不同的光纤4的纤径参数调节夹头的尺寸，所述第一夹具2和第二夹具3设置在同一水平线上，所述光纤4夹持在所述第一夹具2与第二夹具3之间，第一夹具2和第二夹具3的位置误差均在2um以内。所述第一夹具2与第二夹具3能够同步水平移动，竖直方向上同步上下移动，且能够同步径向转动，从而带动光纤4能够在水平方向上移动、且带动光纤4能够转动，所述真空箱体1的一侧设置有氩离子源5，氩离子源5是原子尺寸量级的能量束流，所述氩离子源5用于发射氩离子束，本实用新型就是通过氩离子束对光纤包层42进行冲击抛光，沿所述氩离子源5发射方向的对侧设置有挡靶6，所述氩离子源5与挡靶6分别设置在所述光纤4的两侧，所述氩离子源5、挡靶6、光纤4设置在同一水平面上，所述氩离子源5向光纤包层42发射氩离子束，对光纤包层42进行冲击抛光，冲击抛光后的氩离子束落在挡靶6上，所述挡靶6阻挡抛光过光纤包层42的剩余氩离子束的能量。

具体地，所述第一夹具2和第二夹具3分别设置在第一夹具座上和第二夹具座上，所述第一夹具座上和第二夹具座上均设置有精密同步步进电机，所述精密同步步进电机带动第一夹具座和第二夹具座同时向一个方向移动，从而实现了光纤4的水平移动，且精密同步步进电机移动的距离相同、移动的时间相同，保证第一夹具座和第二夹具座的精确同步运动，防止光纤4受到不同步的力发生弯折。

具体地，所述第一夹具座和第二夹具座由转动电机带动，使其能够以夹持在夹具内的光纤4为轴心转动，并且所述第一夹具座和第二夹具座的转动的方向相同、转动的速度相同、转动的时间相同，保证第一夹具座和第二夹具座的精确同步转动，防止光纤4因转动的不同步受应力扭断。

具体地，所述第一夹具座和第二夹具座由升降电机带动在竖直方向上运动，并且所述第一夹具座和第二夹具座的上下运动的方向相同、上下运动的速度相同、上下运动的时间相同，保证第一夹具座和第二夹具座的精确同步转动，控制第一夹具座和第二夹具座能够调节光纤4与氩离子源5的相对距离，从而能够调节光纤包层42的剥离深度。

本实施例中，还包括ccd检测机7，所述ccd检测机7设置在所述光纤4上方，用于采集光纤包层42抛光的实时情况，所述ccd检测机7为高分辨ccd检测机7，其检测的量级能够达到光纤4的微米级，根据ccd检测机7的实时检测情况，采集光纤包层42的图像信息，根据图像信息实时调整第一夹具2和第二夹具3的位置，从而得到不同的光纤包层42抛光形状。

本实施例中，还包括pc控制端8，所述pc控制端8与所述真空箱体1电连接，所述pc控制端8是本设备的操控中心，所述pc控制端8能够控制真空箱体1的抽真空处理、控制氩离子源5的开启关闭、控制同步步进电机和转动电机的转动、控制ccd检测机7的开启及关闭。

本实用新型的包层抛光设备抛光使用包括以下步骤：

s1、将光纤4固定在真空箱体1内的第一夹具2与第二夹具3之间、在真空箱体1内进行抽真空处理：将光纤4拉直，将光纤包层42待抛光的区域放置在第一夹具2和第二夹具3中间，在放置前，将光纤包层42待抛光区域光纤表面的涂覆层43刮除，第一夹具2和第二夹具3夹持的区域的表面的涂覆层43无需刮除，所述涂覆层43能够对夹持部分起到一定的保护作用。

放置好光纤4后，在真空箱体1内进行抽真空处理，抽取的真空度不低于10^-6pa。

s2、控制第一夹具2和第二夹具3同步转动，调整氩离子源5的水平位置，在光纤包层42的边缘上下移动，开启低能量的氩离子源5，冲击的光纤包层42：放置好光纤4和准备好真空环境后，首先开启转动电机使第一夹具2和第二夹具3同步转动，从而使光纤4轴向低速转动，然后调整氩离子源5的水平位置，在光纤包层42的边缘上下移动，开启低能量的氩离子源5发射氩离子束，冲击转动的光纤包层42，直至氩离子束完全穿透所述光纤包层42。

氩离子束使用的是99.999％及以上高纯氩气，氩离子束能量范围：100ev-10kev，聚焦的氩离子束直径不大于100um。

s3、控制第一夹具2和第二夹具3同步水平移动和与氩离子源的相对位置，将光纤包层42抛光制备成任意所需形状：当氩离子束完全穿透所述光纤包层42后，开启精密同步步进电机使第一夹具2和第二夹具3水平移动，氩离子源5发射的氩离子冲击束继续冲击其它位置的光纤包层42，通过控制升降电机调节第一夹具2和第二夹具3的竖直方向上的高度，从而控制氩离子源5与光纤4的相对位置，从而调节不同的剥离深度，通过控制第一夹具2和第二夹具3的水平移动和竖直方向上的上下移动，将光纤包层42抛光制备成任意所需形状。

参照图3所示，为应用此抛光设备抛光后的一实施例的示意图，抛光后的光纤包层42平面呈曲面，抛光方法即为按照s1、s2步骤操作后，控制第一夹具2和第二夹具3从一侧沿水平方向上同步匀速运动，同时控制第一夹具2和第二夹具3先同步匀速上升，使光纤4逐渐靠近氩离子源5，使剥离的深度逐渐加深，当达到要求的深度后，控制第一夹具2和第二夹具3同步匀速下降、使光纤4逐渐远离氩离子源，知道回到开始的位置，完成抛光，此时形成曲面抛光。

具体地，抛光的效果由ccd检测机7实时监控。

具体地，整个抛光的过程由pc控制端8进行调控。

本实用新型的抛光设备的抛光效果为：一般抛光减薄厚度可以做到比纤芯41厚10um，即直径最细处比纤芯41大20um。如20/130um的光纤4，抛光后最细的部分可以做到20/40um，如原先20/130um的光纤4可以制作19×1的功率合束器，那么20/40um的可以制作接近200×1的功率合束器，采用本实用新型方法可大大提高了合束器的输入臂扩容数量。

在其他实施例中，也可以通过调节第一夹具2和第二夹具3的位置，将光纤包层42表面抛光成锯齿状或波浪形状，所述锯齿状或波浪形状的光纤包层42结构适用于制作包层光滤除器，破坏光纤包层42表面的全反射条件，将光纤包层42表面抛光成锯齿状或波浪形状即可实现高效的光纤包层42光滤除。

以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。