一种用蓝光或紫光辐射去除光纤涂层的方法与流程

本发明涉及光纤技术领域，并且尤其涉及用于使用蓝光或蓝紫色辐射剥离光纤的涂层的方法。

背景技术：

光纤是一种光波导，其包括芯，围绕芯的包层以及围绕包层的保护涂层。保护涂层通常由聚合物（例如，紫外线固化的丙烯酸酯）制成，而纤芯和包层通常由玻璃制成。

光纤被用于需要端接光纤的一端的各种应用中，例如，用光纤连接器。这尤其需要剥去一部分保护涂层以留下光纤的裸露部分。

从光纤剥离涂层的一种方法是使用机械接触光纤的工具。虽然机械剥离工具可以做得紧凑以便于现场部署并且成本低廉，但它们往往会损坏并削弱最终的裸光纤部分。

为了避免这种损坏，已经开发了非接触剥离技术。这些包括热氮气喷射，等离子体和基于激光的技术。基于激光的剥离技术的优势在于可以提供精确的涂层去除而不会造成机械损坏。使用co2激光器执行基于激光的剥离的一种类型，其中涂层吸收co2激光束的红外波长。吸收导致涂层加热然后崩解。

迄今为止，由于成本，尺寸，重量和功耗的限制，剥离工具尚不适合现场部署。

技术实现要素：

本公开的一方面是一种从光纤剥离涂层的方法，其中该涂层具有光损伤阈值并且围绕该光纤的中央玻璃部分。该方法包括：a）用至少一个辐射束照射该涂层的一部分，该辐射束具有在该波长下该涂层基本上是透明的并且强度超过该涂层的光学损伤阈值的强度，以形成被吸收的损坏的涂层部分。以至少一个辐射束的波长的辐射；b）用至少一束辐射线照射受损的涂层部分，以使受损的涂层吸收一部分辐射，随后加热并分解，以露出一部分中央玻璃部分。

本公开的另一方面是一种处理光纤的方法，该光纤具有由纤芯和包层限定的中央玻璃部分，并且具有围绕玻璃部分的涂层，该涂层对于处理波长是基本上透明的并且具有光学-在加工波长下的损伤阈值强度。该方法包括：a）用具有处理波长的至少一个第一辐射束照射涂层的一部分，其中处理波长为405nm或445nm，并且强度大于光损伤阈值强度至产生损坏的涂层部分；

本公开的另一方面是如上所述的方法，其包括通过使至少一个第一辐射束散焦而从至少一个第一辐射束形成至少一个第二辐射束。

本公开的另一方面是一种处理光纤的方法。该方法包括：a）可移动地保持光纤，其中，光纤具有由纤芯和包层限定的中央玻璃部分，并且具有围绕玻璃部分并具有直径的涂层，该涂层对于处理波长基本上是透明的在所述处理波长处具有光损伤阈值强度；b）形成至少一个第一聚焦辐射束，该第一聚焦辐射束具有处理波长并具有焦点深度，小于焦点深度内涂层直径的光斑尺寸以及大于光学损伤阈值强度的强度在焦点深度的至少一部分内；c）将光纤布置在聚焦深度内，并用至少一个聚焦辐射束照射涂层的一部分，以形成损坏的涂层部分；d）使至少一条聚焦的辐射束散焦以限定强度小于光学损伤阈值强度的至少一条散焦的辐射束；e）用至少一个散焦的辐射束辐照损坏的涂层部分，该辐射束辐照涂层的整个直径。

在下面的详细描述中阐述了附加的特征和优点，并且对于本领域技术人员而言，根据描述，部分特征或优点将是显而易见的，或者通过实践如书面描述及其权利要求中所述的实施例而被认可。以及附图。应该理解，前面的一般描述和下面的详细描述都仅仅是示例性的，并且旨在提供概述或框架以理解权利要求的性质和特征。

附图说明

图1是将使用本文公开的系统和方法进行处理的示例性光纤的正面正视图，示出了芯，包层和涂层的布置；

图2a是示例性光学系统的示意图，该示例性光学系统用于执行用于剥离本文公开的涂层的一部分的非接触剥离方法；

图2b类似于图2b。图2a还包括当光学系统处于聚焦配置时正在处理的光图2c示出了用于光学系统的示例性壳体，并且示出了长度，宽度和高度尺寸，在示例中，其被选择为使得光学系统紧凑，例如小到足以手持。

图3是该光纤的近视剖视图，示出了准直辐射如何集中在涂层内并如何刚好在涂层外表面的背面之外被聚焦；

图4类似于图3；

图5类似于图4；

图6a至图6d是示出用于执行本文公开的非接触剥离方法的示例光学系统配置的示意图；

图7类似于图6；

图8a是示例性光纤保持器的前正视图，该光纤保持器用于保持光纤以及旋转和平移光纤。

图8b类似于图7；

图9类似于图8；

图10a和10b是示例性光学系统的示意图，该示例性光学系统包括扫描元件，该扫描元件用于沿着光纤的长度以及横向地横越光纤来扫描辐射束。

具体实施方式

现在详细参考本公开的各种实施例，其示例在附图中示出。在所有附图中，只要有可能，相同或相似的附图标记和符号用于表示相同或相似的部分。附图不一定按比例绘制，并且本领域技术人员将认识到附图已被简化以示出本公开的关键方面。

为了参考起见，在一些附图中示出了笛卡尔坐标，并且不旨在限制方向或定向。

图1是将使用本文公开的系统和方法进行处理的示例性光纤10的前正视图。光纤10具有中心线12，沿着该中心线布置的芯区域（“芯”）20，围绕芯的环形包层区域（“包层”）30，以及围绕包层并限定环形芯的环形涂层50。光纤的外表面52。芯部20和包层30通常由玻璃制成，而涂层50通常由诸如丙烯酸酯的聚合物制成。在一个示例中，涂层50通常对可见辐射透明，低至约200nm的波长。涂层50具有光学损伤阈值，在本文中也称为光学损伤阈值强度，因为光学损伤阈值可以以强度（i。

光纤10具有直径df，该直径df是涂层50的外径的量度。直径df可以例如是标称的250μm或0.25mm。光纤10可以具有与单模或多模操作一致的任何合理的直径df。

纤芯20和包层30限定了光纤10的中央玻璃部分40，涂层50围绕中央玻璃部分。没有涂层50的中央玻璃部分40在本文中被称为光纤10的“裸露部分”或“剥离部分”42（例如，参见图5）。

图2a是用于执行本文公开的非接触剥离方法的示例性光学系统100的示意图。光学系统100具有沿z方向延伸的光轴a1。光学系统100包括沿光轴a1的辐射源110，该辐射源以相对于光轴测得的发散角θ发射辐射112。辐射112具有波长λ，其在本文中被称为“处理波长”。在一个示例中，处理波长λ在380nm至490nm的波长范围内，并且在另一个示例中，在400nm至460nm的波长范围内。

在另一个示例中，处理波长λ在从300nm至1100nm的范围内。在一个示例中，辐射源110包括二极管激光器，该二极管激光器以300nm至1100nm范围内的处理波长发射辐射112。

在示例中，涂层50对于具有处理波长λ的辐射112基本上是透明的。在此，相对于涂层50和加工波长λ，术语“基本上透明”是指在加工波长下涂层中的吸收量不足以将（未损坏的）涂层加热到从中心去除涂层的程度。

在示例中，辐射源110包括或由405nm蓝紫色二极管激光器（即λ=405nm）组成，该激光器广泛用于blu-raydisc™播放器中。这种二极管激光器以单模工作，因此发射具有优良光束质量的高斯光束。另一示例辐射源110包括蓝二极管激光器或由其组成，该蓝二极管激光器以标称处理波长λ＝445nm发射辐射。在示例中，辐射源110可操作地附接到便携式电源116，该便携式电源在示例中是或包括一个或多个电池。

一般而言，辐射源110可以是任何辐射源，其以405nm或445nm的标称处理波长λ发射辐射112，并提供足够的光功率以执行本文公开的光纤剥离方法，同时允许光学系统100要足够紧凑以易于在现场部署和使用。

光学系统100还包括聚焦光学系统120，该聚焦光学系统120沿光轴a1布置在辐射源110的光学下游。聚焦光学系统120包括一个或多个光学元件122，其被配置为接收来自辐射源110的辐射112并由此形成。辐射束112b。在示例中，辐射束112b具有沿着轴线a1的聚焦位置124和相对于光轴a1测量的相关联的会聚角θ'。一个或多个光学元件122可包括

在一个示例中，一个或多个光学元件122由单个折射元件组成，例如非球面透镜元件或非球面反射镜元件。在一个示例中，单个折射元件包括抗反射涂层。用于单个非球面折射元件的示例材料是eco-550玻璃，可以将其模制成合适的非球面形状。在一示例中，聚焦光学系统120的一个或多个光学元件122中的至少一个是可移动的（例如，如箭头a所示轴向可移动）以调节聚焦位置124和会聚角θ'。

图1的光学系统100包括：图2a以示例的方式示出了单个光学元件122，其中，单个光学元件与辐射源110相距距离d1，与聚焦位置124相距距离d2。辐射束112b构成聚焦的聚焦辐射束112bf。在焦点位置124处的xy平面中的光斑124s，该焦点在焦点位置124处具有直径ds。在示例中，焦点124s的直径ds在5μm至20μm的范围内。在示例中，焦点124s位于与聚焦辐射束112bf相关联的焦点深度δζ中，其中焦点位置124在焦点深度的中心。焦点124s的直径ds可以通过无像差的通风disk的大小很好地近似，即ds=1.22λ/na，其中na是数值孔径，由na=nsn＆给出，其中在大多数情况下，n=1。对于20μm的直径ds和处理波长λ＝405nm，数值孔径na＝0.025。透明孔ca是聚焦光学系统120（例如，光学元件122的直径）的直径，并且在示例中在2mm＜ca＜12mm的范围内。

图2b类似于图2b。光纤10如图2a所示，并且包括基本上布置在焦点位置124处（例如，在焦点深度δζ内）的光纤10，其中光纤的中心线12沿着x方向布置。因为光纤10具有相对较小的直径（例如250微米或0.25mm），所以光纤充当坚固的圆柱透镜。图。图3是光纤10的特写截面图，示出了入射到外表面52的前侧52f上的光纤上的准直辐射线112（或“辐射束112”或简称为“辐射112”）。辐射光线112被弯曲的外表面52聚焦并聚集在涂层50内，并被带到刚好超出外表面的背面52b的松散焦点126。

对于会聚的或聚焦的辐射束112bf，诸如图2中所示，如图2b所示，辐射线112甚至更加集中，并且可以在涂层50内形成松散的焦点126。辐射线112的浓度越大，辐射强度越大。在一个示例中，在光纤10的后侧52b处的辐射束112b中的辐射强度大约是在前侧52f处的辐射强度的三倍。在一个示例中，在聚焦深度δζ的至少一部分上的聚焦辐射束112bf的强度超过涂层50的光学损伤阈值强度。

在图1所示的示例中，如图2c所示，光学系统100被包含在壳体104的内部105内。在示例中，壳体104的尺寸被设计为紧凑的，例如，足够小以手持。壳体104示例性地示出为大致矩形，并且具有长度l，宽度w，高度h和体积v＝l×w×h。

壳体104的示例尺寸是50mm＜l＜150mm；优选地，其小于或等于50mm。30毫米<w<75毫米;和12毫米<h<25毫米。壳体104的体积v的示例范围是15cm3＜v＜60cm3。

蓝紫色二极管激光器具有大约700mw的输出功率和λ=405nm的工作波长。在此注意，涂层50对于该辐射波长是透明的。然而，如上所述，涂层50具有在405nm或455nm下的光学损伤阈值（可以以光学强度为单位表示），通常不大于约2mw/cm2。光学系统100可以通过使焦点直径ds（见图1）约为20微米来产生超过该损伤阈值的强度。而且，涂层50中的非线性效应可增加吸收并提高涂层的温度，并降低涂层的光学损伤阈值强度。

因此，继续参考图。如图2b所示，辐射束112b形成为聚焦辐射束112bf，使得辐射光纤10的涂层50的辐射112具有超过涂层的光损伤阈值的强度。这导致涂层50的局部损坏，即，损坏的涂层部分50d。图1中所示的光学系统100的配置可以是任意的。参照图2b，其中辐射束112b形成具有聚焦位置124的聚焦辐射束112bf，聚焦位置124在涂层50内或非常接近涂层50，这被称为“聚焦构型”。在一个示例中，聚焦配置由光纤10限定在聚焦深度δζ内，

一旦形成损坏的涂层部分50d，然后参考图2。如图4所示，光学系统100可以被调整为具有“散焦配置”，其中辐射束112b构成散焦的辐射束112bd，其不如聚焦的放射束112bf集中，从而其照射光纤10的整个直径df。例如，通过改变辐射源110与聚焦光学系统120之间的距离d1来完成对光学系统100的这种调节。可以通过轴向移动聚焦光学系统120或一个或多个中的至少一个来实现距离d1的这种改变。光学元件112在其中，或者通过移动辐射源110。在一个示例中，散焦配置由不再位于焦深δζ内的光纤10限定。同样在一个例子中

损坏的涂层部分50d在辐射112的工作波长λ处具有增加的吸收。这导致在连续照射时温度迅速升高，这导致涂层50的材料燃烧和分解。聚焦配置的聚焦激光束112bf用于形成具有选定尺寸的受损涂层部分50d，然后在受损涂层部分上扫描散焦配置的散焦激光束112bd，以将其从光纤10的中央玻璃部分40去除如图2所示，这暴露了裸露部分或剥离部分42。5.在一个实例中，辐射束112b的多次扫描通过（聚焦或散焦形式112bf或112bd）可用于去除涂层50的任何残留材料。

在示例中，剥离过程可包括在聚焦和散焦配置之间来回调节光学系统100，以及根据需要相对于涂层50移动这些配置中的每一个的辐射束112b，以进行剥离操作。

在另一个示例中，光学系统100仅在散焦配置中操作，散焦辐射束112bd在涂层50上停留时间更长，以限定损坏的涂层部分50d，此后，相对于光学器件扫描（散焦）辐射束启动纤维10以去除涂层的受损部分。

图6a和6b示出了示例性实施例，其中，光纤10的涂层50被表示为100a和100b的多个（例如，两个）光学系统100照射。在图6a中，两个光学系统100a和100b以散焦配置示出。在图6b中，光学系统100a处于散焦配置，而光学系统100b处于聚焦配置。在图的示例中，如图6b所示，光学系统100b用于在涂层50处提供较高强度的辐射112，以在涂层中更快地形成损坏的涂层部分50d，而光学系统100a提供较低的强度但较大的空间覆盖以去除损坏的涂层部分。图6c类似于图5。图6b示出了具有各自的光轴ala和alb的两个光学系统100a和100b，

在其他实施例中，两个或更多个光学系统100也可以被布置为使得它们各自的光轴限定方便的照射角。图6d示出了利用三个光学系统100的示例，表示为100a，100b和100c，这三个光学系统具有各自的光轴ala，alb，ale和各自的辐射束112ba，112bb和112bc。光轴ala，alb和ale被布置成相距大约120度并且基本在光纤10处相交。在使用多个光学系统100的其他实施例中，光学系统的角间隔不必相同。

在一个示例中，多个光学系统100中的一个或多个可以进行操作，以便如上所述在光纤10的一部分上扫描聚焦的辐射束112bf，以定义损坏的涂层部分50d，然后定义暴露的中央玻璃如图2所示，光纤的部分40作为裸露部分或剥离部分42。

图7示出了另一示例，该示例示出了上述单个光学系统100，并且还包括辐射循环光学系统130，该辐射循环光学系统130包括一个或多个光学元件132。

辐射循环光学系统130是布置在光纤10的与聚焦光学系统120相反的一侧，即与涂层50的外表面52的背面52b相邻。辐射循环光学系统130被配置为接收来自穿过或通过的辐射束112b的辐射112。围绕光纤10并将辐射引导回涂层50。

在示例中，辐射循环光学系统130的一个或多个光学元件132包括会聚镜，例如曲面镜或后向反射镜（例如，后向反射立方镜）。采用辐射回收光学系统130的配置有效地利用了从辐射源110发射的辐射112。在一个示例中，多光学系统配置中的光学系统100中的至少一个使用辐射回收光学系统130，而在另一个示例中，多光学系统配置中的每个光学系统包括其自己的辐射回收光学系统。

图8a示出了其中光纤10由光纤保持器180保持的实施例。在示例中，光纤保持器180配置成使光纤10绕其中心线12旋转，并且还可以可选地轴向平移光纤，即，沿着光纤中心线。对于给定的x位置，这允许辐射束112b围绕外表面52的圆周照射涂层50的不同部分，以及沿着光纤的长度（即x-方向）。图8b类似于图7。在图8a中示出了一个例子，其中光纤10在两端被光纤保持器180保持以提供一定程度的轴向张力。

在一个实例中，涂层50在清洁条件下被处理。在另一个示例中，涂层50可以被提供有至少一种材料，该材料降低涂层的损伤阈值或者当通过辐射束112b照射涂层时以其他方式促进涂层的去除。在一个例子中，提供给涂层50的材料可以是通常被认为是污染物，例如油，污垢，碎屑等，其增加了辐射112的吸收。在一个例子中，可以通过以下方式简单地提供污染物：用他或她的手接触涂层50的图像。

在图1所示的示例实施例中，参照图9，聚焦光学系统120的光学元件122之一是或包括偏振器122p，其限定了辐射束112b的偏振p。在一个示例中，极化p是p极化，即垂直于光纤10的长度（x方向）以优化辐射112到涂层50的传输。

在图1至图4所示的另一个示例中，如图10a和10b所示，聚焦光学系统120的光学元件122之一是或包括扫描元件122s，其允许辐射束112b在涂层50上扫描。图10b示出了扫描镜122sm形式的示例性扫描元件122s，其被配置为沿x方向引导辐射束112b，即，沿着光纤10的选定长度扫描辐射束（例如，通过旋转光纤10b）。绕y轴扫描的元素）。在辐射束112b是紧密聚焦的辐射束112bf并且不覆盖整个直径的情况下，也可以可选地在y方向上扫描扫描元件122s（例如，通过扫描元件绕x轴的旋转）。涂层50的外表面52在横向方向（即，y方向）上的角θ。图1至图3的光学系统100的实施例。图10a和10b所示的光纤可以与移动的光纤10结合使用，即，使用例如图10a和图10b的光纤保持器180执行光纤的轴向平移和旋转中的至少一个。

对于本领域的技术人员将显而易见的是，在不脱离如所附权利要求所限定的本公开的精神或范围的情况下，可以对本文所述的本公开的优选实施例进行各种修改。因此，本公开涵盖了落入所附权利要求及其等同物的范围内的修改和变型。