專利名稱：光纖頭及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及用于高功率激光傳輸?shù)墓饫w頭結(jié) 構(gòu)及其制作方法。
背景技術(shù)：
在目前的市場上在醫(yī)療、材料加工、激光顯示等領(lǐng)域，要求光纖頭的輸 出光功率很高，傳統(tǒng)的光纖頭結(jié)構(gòu)包括固定套管和單根光纖，固定套管有利 于將光纖頭結(jié)構(gòu)固定在其他裝置上，單根光纖插入到固定套管中并且周圍用
光學膠(通常是353ND)粘結(jié)固定在固定套管中。光纖頭一般進行研磨、拋 光等工藝處理。如果研磨不夠精細會導(dǎo)致光纖端面出現(xiàn)毛刺等影響平行度的 現(xiàn)象，或者由于使用過程中光纖端面附著了灰塵或端面出現(xiàn)劃痕，都會導(dǎo)致 散射現(xiàn)象的發(fā)生，散射光會加熱光學膠。在制作這樣的光纖頭的過程中，由 于只是把單^f艮光纖插入到固定套管中，所以插入比較容易，這樣就可以將固 定套管的內(nèi)徑大小制作成與光纖的尺寸十分接近，從而減小光纖與固定套管 之間的空隙，進而減少了光學膠的使用量，由于熱量堆積程度直接與光學膠 的使用量成正比，在較小功率(如30瓦以下)激光傳輸時，這種結(jié)構(gòu)的光 纖頭還可以應(yīng)用，但是如果用于高功率激光傳輸，則熱量堆積現(xiàn)象就會非常 嚴重，光學膠就會揮發(fā)污染光纖端面。影響光纖質(zhì)量。因此若要利用單根光 纖輸出高功率激光，只能采用無膠工藝，即在光纖頭的端部制作出一個凹槽， 使單根光纖的端部附近棵露在凹槽中，但是這種結(jié)構(gòu)對光纖的剛度要求較 高，否則光纖的端部就會彎曲。另外單個激光器的輸出功率也非常有限，這 也極大地限制了與其連接的單根光纖內(nèi)傳輸激光的功率，當然也可以采用多 個激光器向開放空間輸出激光，并用透鏡將這些激光聚焦，并耦合進單根光 纖中，這種方法雖然彌補了單個激光器輸出功率有限的問題，但是增加了系 統(tǒng)安裝和調(diào)試的難度。
多采用集束光纖，其中，較常見:結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，'將固定套管P2 的內(nèi)徑制作成能容納多根光纖Pl,固定套管P2的縱向長度可以根據(jù)實際需要而定。根據(jù)傳輸功率的需要計算需要光纖P1的數(shù)量，將這些光纖P1排列 在一起形成光纖束，在光纖束的前段涂覆一段長度的光學膠P3，然后插入到
固定套管P2中， 一般來說，光學膠P3所覆蓋的長度只要大約等于固定套管 P2的長度即可，該結(jié)構(gòu)存在如下缺陷
首先，光纖頭結(jié)構(gòu)中的固定套管必須具有一定的長度，以保證固定套管 P2中多根光纖Pl的平行度，而且，在將光纖束插入到固定套管P2的過程中， 由于光纖的剛度小直徑小，所以易彎曲，并且如果光纖P1與固定套管P2的 內(nèi)壁發(fā)生摩擦而破壞光纖之間的粘結(jié)性，導(dǎo)致光纖彼此之間的距離增大，如 果固定套管P2的內(nèi)徑過小，就會使得插入過程極其困難或者無法插入。為 了防止這種情況的發(fā)生，必須使固定套管P2的內(nèi)徑比光纖束的直徑大很多， 例如80根光纖Pl排列成直徑為lmm的光纖束，那么固定套管P2的內(nèi)徑至 少加工成直徑為1.7mm。由于上述原因造成的多余空隙都要由光學膠填充， 因此增大了光學膠的使用量。當光纖頭研磨不精細、附著灰塵或出現(xiàn)劃痕等 現(xiàn)象時，就會產(chǎn)生散射光，散射光會加熱光學膠，由于光學膠的熱量堆積程 度直接與使用量成正比，因此這種光纖頭結(jié)構(gòu)的光學膠中熱量堆積嚴重，并 且如圖1所示，由于光纖頭中心附近的光學膠距離固定套管壁較遠，這部分 的熱量堆積更是十分嚴重。當熱量堆積到一定程度時，位于光纖頭端部附近 的光學膠就會首先燃燒，并燒毀光纖頭端部附近的區(qū)域，燒壞的光纖頭只能 重新進行研磨才能使用，嚴重的只能更換光纖頭。
其次，這種光纖頭結(jié)構(gòu)維護成本高。如果其中一根光纖的端面損害，必 須整體重新研磨，這就造成不必要的浪費。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務(wù)是克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，從而提供一種適于傳 輸大功率激光的光纖頭。從而提供一種制作光纖頭的方法。
一方面，本發(fā)明提供了光纖頭，其特征在于，包括套管、多個子套管 和分別安裝在所述多個子套管中的多根光纖，所述子套管安裝在所述套管 中，形成光纖頭。
另一方面，本發(fā)明還提供了一種制作光纖頭的方法，先分別將多根光 纖安裝在多個子套管中；然后對裝有光纖的子套管進行處理；最后再將經(jīng) 過處理的所述多個子套管安裝在套管內(nèi)，形成光纖頭。上述光纖頭及其制作方法中，每個子套管中優(yōu)選安裝有多根光纖。 上述光纖頭及其制作方法中，所述子套管由導(dǎo)熱材料制成，所述導(dǎo)熱
材料優(yōu)選金屬，在某些功率較低、對散熱要求不高的時候，子套管還可以
使用陶瓷制成。
本發(fā)明的有益效果在于
1、 本發(fā)明的光纖頭結(jié)構(gòu)中將許多根光纖分組，每組光纖數(shù)量很少，比 較容易插入到子套管中，因此子套管的內(nèi)徑可以制作成與每組光纖排列在一 起的尺寸十分接近，這就減小了需要在空隙中填充光學膠的量， 一定程度上
減少了光學膠的熱量堆積量；
2、 因為每組光纖數(shù)目較少，子套管的內(nèi)徑可以制作成與每組光纖排列 在一起的尺寸十分接近，所以子套管中心處的光學膠距離子套管內(nèi)壁的距離 就很小，有利于堆積在子套管中心處的光學膠內(nèi)部的熱量快速傳導(dǎo)出去，從 而避免了因光學膠熱量積累嚴重而導(dǎo)致光學膠燃燒現(xiàn)象的發(fā)生；
3、 本發(fā)明的光纖頭結(jié)構(gòu)的制作過程中，可以分別對每個子套管中的一 組光纖進行研磨，減小了需要研磨的面積，避免了因研磨面積過大而帶來的 研磨不夠精細的現(xiàn)象，降低了研磨工藝的難度；另外也可以采用將所有子套 管夾持在一起，放在研磨機上統(tǒng)一進行研磨，減小研磨工序的時間，降低研 磨工序的難度，此時對于每個子套管的實際研磨面積仍然很小。
,4、本發(fā)明的光纖頭結(jié)構(gòu)當出現(xiàn)光纖損壞的情況時，可以只修復(fù)或替換 與受損光纖對應(yīng)的子套管及其內(nèi)部的光奸，減小了維護成本，增大了維護的 容易性。


以下，結(jié)合附圖來詳細說明本發(fā)明的實施例，其中 圖l是現(xiàn)有技術(shù)中的光纖頭結(jié)構(gòu)的截面圖； 圖2是現(xiàn)有技術(shù)中的光纖頭結(jié)構(gòu)的縱向剖視圖； 圖3是本發(fā)明的光纖頭結(jié)構(gòu)的立體圖4是本發(fā)明的光纖頭結(jié)構(gòu)中的一個子套管及插入到其內(nèi)部的光纖的示
意圖； 一
圖5是本發(fā)明的光纖頭結(jié)構(gòu)中的一個子套管及插入到其內(nèi)部的光纖的縱 向剖視圖6是圖5的A-A剖視圖；圖3-圖6示出了本發(fā)明光纖頭的一個實施例。其中，如圖3所示，該 光纖頭包括7個子套管2，每個子套管2中設(shè)有10根光纖1，所有的子套 管2最后安裝在固定套管3內(nèi)。固定套管的材料可以為金屬。圖4-圖6給 出了一個子套管2及其內(nèi)部光纖1的示意圖，其中，圖4為立體圖，圖5 為該子套管2的縱向剖視圖，圖6為圖5的A-A剖視圖。從圖中可以看到， 由IO根光纖1組成的光纖束安裝在該子套管2內(nèi)，并且光纖之間、光纖 與子套管2內(nèi)壁之間都通過光學膠4粘在一起。由于發(fā)明中的光纖頭結(jié)構(gòu)將大功率激光傳輸所需的較多根光纖分成若 干個組，每組光纖個數(shù)較少，這就減小了將光纖1插入到子套管2的難度， 因此子套管2的內(nèi)徑可以與每組光纖1排列在一起組成的光纖束的實際直徑 十分接近，這就減小了每組光纖1與子套管2之間的空余空間，從而減少了 需要涂覆光學膠的量。當光纖頭研磨不精細而出現(xiàn)毛刺或者光纖1的端面附 著灰塵時，會在相應(yīng)的部分產(chǎn)生散射光，散射光會加熱耐熱性不好的光學膠， 如果光學膠積累的熱量足夠大就會燃燒，導(dǎo)致光纖頭被燒壞。光學膠的量與 光學膠的熱積累量成正比，因此本發(fā)明的光纖頭結(jié)構(gòu)減少了光學膠的數(shù)量， 也就在一定程度上減少了光學膠中熱量的堆積；另外本發(fā)明將光纖1分組， 每組光纖的個數(shù)較少，從而子套管2的徑向尺寸也可以制作成很小，使得位 于子套管2中心處的光學膠4較容易將內(nèi)部積累的熱量傳導(dǎo)到子套管2上， 如果選用導(dǎo)熱性能較優(yōu)良的材料，例如金屬管等，來制作子套管2,可以進 一步達到快速散熱的目的，從而徹底避免了大功率激光傳輸時光學膠4燃燒 現(xiàn)象的發(fā)生，增加了光纖頭的安全性和工作穩(wěn)定性；此外，固定套管3與子 套管2之間的固定可以在遠離出光端的部分進行，既可以使用各種機械方式 固定，也可以使用膠粘，由于此時固定的不再是光纖，所以可以使用光學膠 以外的各種導(dǎo)熱性能良好的膠，同樣提高了散熱效率。制作本發(fā)明的光纖頭時，可以先將光纖束通過光學膠4粘接在子套管2 中，然后對每個子套管2中的光纖1分別進行研磨、拋光，使其端面嚴格平 行，由于子套管2中的光纖1的數(shù)量很少，因此在分別研磨時，研磨的平面 的面積很小，這就降低了研磨的難度，比較容易研磨出符合規(guī)格的光學端面； 最后再將制作好的子套管2安裝在固定套管3中，從而完成光纖頭的安裝和 制作。另外也可以將所有子套管2夾持在一起，對所有光纖l進行研磨，由于仍然只需要保證每個子套管2內(nèi)光纖1的端面的平面度，因此對于每個子套管2而言，研磨面積仍然很小，同時將所有子套管2夾持在一起整體研磨， 能夠減小研磨工序所需的時間。如果光纖頭結(jié)構(gòu)中的某一個子套管2中的一 根或幾根光纖l損壞，例如端面受損等，可以將該子套管2連同內(nèi)部的光纖 l取出后，將其修復(fù)或者替換，避免了現(xiàn)有技術(shù)中的一根光纖1受損，整個 光纖頭都得重新修復(fù)的浪費現(xiàn)象，增大光纖頭維護的容易性，并降低了維護 成本。當然，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，固定套管3的長度、內(nèi)徑、其內(nèi)的 子套管2數(shù)量，以及每個子套管2的長度、內(nèi)徑和包含光纖1的根數(shù)都是 可以根據(jù)實際需要進行調(diào)整和變化的。另外，雖然上述實施例中每個子套管內(nèi)的光纖根數(shù)相同，本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以根據(jù)具體情況的要求，在 不同的子套管內(nèi)安裝不同根數(shù)的光纖。最后應(yīng)說明的是，以上各附圖中的實施例僅用以說明本發(fā)明的光纖頭 結(jié)構(gòu)及其制作方法，但非限制。盡管參照實施例對本發(fā)明進行了詳細說明， 本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同 替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán) 利要求范圍當中。
權(quán)利要求
1.一種光纖頭，其特征在于，包括套管、多個子套管和分別安裝在所述多個子套管中的多根光纖，所述子套管安裝在所述套管中，形成光纖頭。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖頭，其特征在于，每個子套管中安裝有 多根光纖。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的光纖頭，其特征在于，所述子套管由導(dǎo) 熱材料制成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纖頭，其特征在于，所述導(dǎo)熱材料為金屬。
5. —種制作光纖頭的方法，先分別將多根光纖安裝在多個子套管中； 然后對裝有光纖的子套管進行處理；最后再將經(jīng)過處理的所述多個子套管 安裝在套管內(nèi)，形成光纖頭。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述制作光纖頭的方法，其特征在于，所述子套管 由導(dǎo)熱材料制成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述制作光纖頭的方法，其特征在于，所述導(dǎo)熱材 料為金屬。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述制作光纖頭的方法，其特征在于，每個子套管 中安裝有多根光纖。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光纖頭及其制作方法，光纖頭包括套管、多個子套管和分別安裝在所述多個子套管中的多根光纖，所述子套管安裝在所述套管中；制作光纖頭方法中，先將多根光纖安裝在多個子套管中；然后對裝有光纖的子套管進行處理；最后再將經(jīng)過處理的所述多個子套管安裝在套管內(nèi)，形成光纖頭；本發(fā)明中子套管內(nèi)徑可以制作成與光纖束的尺寸接近，減小填充的光學膠，進而減少了光學膠的熱量堆積量；可以分別對每個子套管中光纖進行研磨，減小了需要研磨的面積，避免了因研磨面積過大而帶來的研磨不夠精細的現(xiàn)象，降低了研磨工藝的難度；當光纖損壞時，可以只修復(fù)或替換與受損光纖對應(yīng)的子套管及其內(nèi)部的光纖，減小了維護成本，增加了維護的容易性。
文檔編號G02B6/26GK101566707SQ20081010462
公開日2009年10月28日 申請日期2008年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月22日
發(fā)明者葉成偉, 濤 房, 勇 畢, 許江珂, 光 鄭 申請人:北京中視中科光電技術(shù)有限公司;中國科學院光電研究院