專利名稱：一種光纖端面成型方法及其使用的光纖熔接機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大芯徑光纖端面成型方法及其裝備，屬于光電子及信息通信技術(shù)。
背景技術(shù)：
大功率半導(dǎo)體激光技術(shù)是發(fā)展國防工業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)之一，其發(fā)展將直接推動引信，跟蹤，制導(dǎo)，武器模擬，點火引爆，雷達(dá)，夜視，目標(biāo)識別與對抗等技術(shù)的發(fā)展，在通訊、醫(yī)學(xué)、工業(yè)等領(lǐng)域也具有廣泛的應(yīng)用前景。在許多的應(yīng)用中要求半導(dǎo)體激光列陣與光纖或光纖束耦合成一體，如半導(dǎo)體激光手術(shù)刀、全固態(tài)激光器的半導(dǎo)體激光泵浦源、用于材料加工處理的半導(dǎo)體激光系統(tǒng)等。實現(xiàn)這種耦合一般需要對前述光纖進(jìn)行熔接、拉錐或端面制成球形透鏡。
通常情況下光纖與光纖的對接、光纖熔融拉錐、制作光纖微透鏡等是采用光纖熔接機來完成的。因此，光纖熔接機也是國防、科研中不可缺少的設(shè)備。
對于大功率半導(dǎo)體激光器、激光列陣和疊陣的光束整形及耦合通常需采用200～1000μm大芯徑的多模石英光纖。目前現(xiàn)有的光纖熔接機光纖熔接機由本體、光纖夾具、光纖夾具移動裝置、熔接點觀察裝置、電極和控制系統(tǒng)組成，對這種大芯徑的石英光纖不能熔融并拉錐。因為一般的熔接機所采用的電弧放電方式，在石英光纖外徑超過250μm時，放電電弧加熱溫度達(dá)不到石英光纖的熔融溫度。同時，電極作用于光纖局部，溫度集中，使光纖在沒有達(dá)到所需錐度時被拉斷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種操作簡單、重復(fù)性好的大芯徑光纖端面成型方法及能自動控制、性能可靠的相應(yīng)裝備，對光纖外徑在200～1500μm之間的石英光纖，可以進(jìn)行對接并能制作錐度光纖或在端面制成圓球形透鏡。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明對傳統(tǒng)的光纖熔接機結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行改造，使光纖熔接機的電極能夠沿光纖軸向方向與光纖固定端之間相對運動，并增加了相應(yīng)的控制該相對運動的裝置。同時改造后的光纖熔接機可以設(shè)置更大的放電電流、更長的放電時間以提高加熱溫度，確保外徑為200～1500μm的石英光纖都能熔融。
具體制作方法是1、把兩根光纖端面用切割刀切平，壓在光纖熔接機上光纖夾具的V型槽里，在電弧放電加熱熔融光纖后兩根光纖以相同速度相對方向推進(jìn)合攏并熔接。
2、調(diào)整上述熔接后的光纖，使電極離開熔接點。
3、打開放電開關(guān)，當(dāng)電弧放電時光纖局部被加熱熔融，同時使控制光纖夾具步進(jìn)移動的馬達(dá)和控制放電電極步進(jìn)移動的馬達(dá)在微機的控制下移動，光纖局部形成了圓錐形并隨后在圓錐形頂端被拉斷形成端部圓錐形光纖，其錐度受放電電流及移動速度影響。
4、如需在光纖端面制成圓球形透鏡，可把上述制得的光纖圓錐端用電弧放電方法繼續(xù)加熱，其端面因表面張力作用自動收縮成圓球形，該圓球形的曲率半徑隨放電電流和放電時間而改變。
本發(fā)明解決了非標(biāo)準(zhǔn)石英光纖的熔接、熔融拉錐和制作球形端面問題。不僅可以熔接外徑為200～1500μm的石英光纖，而且可以制作光纖微透鏡和錐度光纖及光纖顯微探針。使光纖熔接機的使用范圍得到大大的拓寬，使大功率半導(dǎo)體激光列陣與光纖或光纖束耦合能得到很好的實現(xiàn)。
具體實施例方式
下面通過具體實施方式
對本發(fā)明進(jìn)行具體說明一、光纖外徑為250μm時1、將兩根光纖端面用切割刀切平，壓在熔接機光纖夾具的V型槽里，將兩根光纖調(diào)整到最佳準(zhǔn)直位置，設(shè)定放電電流為25mA、放電時間2s、光纖夾具移動速度50μm/s后，打開放電開關(guān)，在電弧放電加熱熔融光纖后兩根光纖以相同速度相對方向推進(jìn)合攏并熔接。
2、調(diào)整上述熔接后的光纖，使電極離開熔接點。
3、設(shè)定放電電流為20mA、放電時間10s、光纖夾具移動速度100μm/s后，打開放電開關(guān)，當(dāng)電弧放電時光纖局部被加熱熔融，同時控制放電電極步進(jìn)移動的馬達(dá)在微機的控制下以與光纖夾具相同的速度移動，光纖局部形成了圓錐形并隨后在圓錐形頂端被拉斷形成端部圓錐形光纖，此條件下圓錐體的錐長為1000μm。
4、如需在上述光纖端面制成圓球形透鏡，可把上述制得的光纖圓錐端用電弧放電方法繼續(xù)加熱，設(shè)置放電電流為25mA、放電時間2s，其端面因表面張力作用自動收縮成圓球形，圓球形微透鏡直徑的大小隨放電時間而定，放電時間長微透鏡直徑大，反之亦然。此條件下圓球形的曲率半徑為80μm。
二、光纖外徑為1000μm時1、將兩根光纖端面用切割刀切平，壓在熔接機光纖夾具的V型槽里，將兩根光纖調(diào)整到最佳準(zhǔn)直位置，設(shè)定放電電流為40mA、放電時間2.5s、光纖夾具移動速度50μm/s后，打開放電開關(guān)，在電弧放電加熱熔融光纖后兩根光纖以相同速度相對方向推進(jìn)合攏并熔接。
2、調(diào)整上述熔接后的光纖，使電極離開熔接點。
3、設(shè)定放電電流為28mA、放電時間27s、光纖夾具移動速度150μm/s后，打開放電開關(guān)，當(dāng)電弧放電時光纖局部被加熱熔融，同時控制放電電極步進(jìn)移動的馬達(dá)在微機的控制下以與光纖夾具相同的速度移動，光纖局部形成了圓錐形并隨后在圓錐形頂端被拉斷形成端部圓錐形光纖，此條件下圓錐體的錐長為4500μm。
4、如需在上述光纖端面制成圓球形透鏡，可把上述制得的光纖圓錐端用電弧放電方法繼續(xù)加熱，設(shè)置放電電流為40mA、放電時間2s，其端面因表面張力作用自動收縮成圓球形，圓球形微透鏡直徑的大小隨放電時間而定，放電時間長微透鏡直徑大，反之亦然。此條件下圓球形的曲率半徑為600μm。
三、光纖外徑為1500μm時1、將兩根光纖端面用切割刀切平，壓在熔接機光纖夾具的V型槽里，將兩根光纖調(diào)整到最佳準(zhǔn)直位置，設(shè)定放電電流為55mA、放電時間2.5s、光纖夾具移動速度50μm/s后，打開放電開關(guān)，在電弧放電加熱熔融光纖后兩根光纖以相同速度相對方向推進(jìn)合攏并熔接。
2、調(diào)整上述熔接后的光纖，使電極離開熔接點。
3、設(shè)定放電電流為37mA、放電時間30.5s、光纖夾具移動速度200μm/s后，打開放電開關(guān)，當(dāng)電弧放電時光纖局部被加熱熔融，同時控制放電電極步進(jìn)移動的馬達(dá)在微機的控制下以與光纖夾具相同的速度移動，光纖局部形成了圓錐形并隨后在圓錐形頂端被拉斷形成端部圓錐形光纖，此條件下圓錐體的錐長為6100μm。
4、如需在上述光纖端面制成圓球形透鏡，可把上述制得的光纖圓錐端用電弧放電方法繼續(xù)加熱，設(shè)置放電電流為55mA、放電時間3s，其端面因表面張力作用自動收縮成圓球形，圓球形微透鏡直徑的大小隨放電時間而定，放電時間長微透鏡直徑大，反之亦然。此條件下圓球形的曲率半徑為1000μm。
權(quán)利要求
1.一種大芯徑光纖端面成型方法， 用光纖熔接機通過電弧放電的方法使光纖端面制成圓錐形或球形透鏡，其特征是具體步驟為a、把兩根光纖端面用切割刀切平，壓在光纖熔接機上光纖夾具的V型槽里，在電弧放電加熱熔融光纖后兩根光纖以相同速度相對方向推進(jìn)合攏并熔接；b、調(diào)整上述熔接后的光纖，使電極離開熔接點；c、打開放電開關(guān)，當(dāng)電弧放電時光纖局部被加熱熔融，同時使控制光纖夾具步進(jìn)移動的馬達(dá)和控制放電電極步進(jìn)移動的馬達(dá)移動，光纖局部形成了圓錐形并隨后在圓錐形頂端被拉斷形成端部圓錐形光纖；d、在光纖端面制成圓球形透鏡時，把上述制得的光纖圓錐端用電弧放電方法繼續(xù)加熱，其端面因表面張力作用自動收縮成圓球形。
2.一種大芯徑光纖端面成型方法，其特征是采用的光纖熔接機的電極能夠沿光纖軸向方向與光纖固定端之間相對運動，并具有相應(yīng)的控制該相對運動的裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光纖端面成型方法及其使用的光纖熔接機，涉及一種大芯徑光纖端面成型方法及其裝備，屬于光電子及信息通信技術(shù)。本發(fā)明對傳統(tǒng)的光纖熔接機結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行改造，使光纖熔接機的電極能夠沿光纖軸向方向與光纖固定端之間相對運動，并增加了相應(yīng)的控制該相對運動的裝置。同時改造后的光纖熔接機可以設(shè)置更大的放電電流、更長的放電時間以提高加熱溫度，確保外徑為200～1500μm的石英光纖都能熔融。在光纖拉錐時熔接機電極能隨光纖夾具同方向同速度運動，避免了大直徑光纖拉錐過程中光纖被過早拉斷，使大功率半導(dǎo)體激光列陣與光纖或光纖束耦合能得到很好的實現(xiàn)。
文檔編號G02B6/25GK1542476SQ03127689
公開日2004年11月3日 申請日期2003年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月14日
發(fā)明者李麗娜, 王立軍 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所, 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研