本實用新型涉及一種光纖連接器及其插芯結構、與光纖的配合安裝結構。
背景技術:
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常見的光纖連接器主要采用直接穿入、三抓卡式穿入等方式,將光纖插入到不銹鋼或陶瓷材料制成的插芯中(即光纖位于插芯的軸心通道),并采用環(huán)氧膠粘接方式加工制作光纖連接器。
這些常用方案最大不足在于:高功率激光耦合輸出時,連接器對于未進入光纖的激光散斑產(chǎn)生的累計熱量無法進行有效疏散,一方面會導致連接器因高溫而燒毀,另一方面還會導致粘結膠熔融。
插芯是光纖連接器的核心部件。現(xiàn)有技術的插芯結構,插芯入口為臺階孔型式,即插芯入口端面設置的柱孔直徑大于軸心通道的直徑。這種方案有兩個主要缺點:第一,由于利用柱孔部分吸收散熱,需要設計的柱孔在同軸方向上較長(軸向長度約1-1.5mm),導致光纖固定效果不好,容易偏斜;第二,只能適當減輕熱積累,當功率較大時,仍存在燒毀連接器的風險。因此,常規(guī)的光纖連接器難以滿足高功率激光耦合的需求。
技術實現(xiàn)要素:
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本實用新型提出一種能夠適用于高功率激光耦合需求的光纖連接方案,可極大地減輕熱積累,提高光纖耦合的有效性。
本實用新型首先對插芯結構進行了改進,方案如下:
插芯入口為漏斗型式,即插芯入口端面設置錐形孔與內部的軸心通道連通;軸心通道靠近錐形孔的部分與待安裝定位的激光光纖滿足緊配合。
在以上方案的基礎上,特作如下優(yōu)化:
錐形孔的內側表面最好滿足漫反射條件。
插芯優(yōu)選銅合金材質。
插芯出口端面設置有凹槽,該插芯還配置有用于與所述凹槽的內表面緊配合的晶體類材料的機械定位件;所述機械定位件中心貫通,并與插芯內部的軸心通道同軸連通。
其中:機械定位件可完全填入凹槽內。凹槽與機械定位件之間灌封無應力粘接劑。機械定位件最好為通光材質。
本實用新型還對插芯的使用方式作了一定考慮,即激光光纖與上述插芯的配合安裝結構是:激光光纖的前端面從軸心通道露出,接近錐形孔大端面或與錐形孔大端面平齊。
本實用新型還對光纖連接器的整體結構做了重要優(yōu)化:在該插芯的出口端還通過套管固定連接有一尾管;所述尾管中心貫通,并與插芯內部的軸心通道以及套管同軸,用于穿接所述激光光纖;尾管的側壁上設置有注膠孔,激光光纖與尾管中心內壁之間采用無應力粘接劑灌封。
其中,插芯外壁可與相應的套管內壁的一端緊配合,在所述套管內壁的一端和插芯露出套管的部分可共同套接一螺母實現(xiàn)插芯本身的可靠固定;尾管的外壁可與相應的套管內壁的另一端螺紋連接。
本實用新型具有以下優(yōu)點:
1、在插芯入口端面設置錐形孔與內部的軸心通道連通,激光散斑打在錐形孔內側表面,通過反射作用使得能量呈指數(shù)下降(最好產(chǎn)生完全的漫反射,避免光匯聚),極大地減輕熱積累。尤其是安裝高功率激光光纖時,光纖前端面接近錐形孔大端面或與錐形孔大端面平齊,避免了熱積累對光纖端面的燒蝕,提高光纖耦合的有效性。
2、采用銅合金插芯,散熱和加工比不銹鋼及陶瓷都好。
3、在插芯的后部設置緊配合的機械定位件,機械定位件與光纖都屬于晶體類材料,且石英片或藍寶石的加工精度高,對光纖的定位準確,在進行機械定位時更容易與光纖匹配,對光纖的機械損傷小;通過漏斗結構與機械定位件(石英片或藍寶石)的結合,使得光纖很好地固定在錐形孔內,因此,在錐形孔內不再需要涂覆粘合膠,這樣既降低了成本,又能在高功率激光耦 合輸出時,有效地避免熱積累。另外,石英片或藍寶石為通光零件,萬一存在少量漏光,自身也不會因吸收激光而積熱。
4、光纖在近耦合點處無粘接劑存在,大大降低了激光熱積累的風險,提高了產(chǎn)品的可靠性。
5、無應力粘接劑對于粘接固定后光纖穩(wěn)定性的提高有很大的促進作用。
6、增加一個尾管,使得對光纖的緊固作用分為隔離的兩段,因此光纖的緊定效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)結構。例如,當整體結構在設計上比傳統(tǒng)的尺寸至少長三分之一(尾管部位)時,光纖在傳輸器件動態(tài)變化時的功率浮動不超過5%(傳統(tǒng)尺寸的光纖在傳輸器件動態(tài)變化時的功率浮動大于10%)。
附圖說明:
圖1為傳統(tǒng)的插芯結構示意圖。
圖2為本實用新型的插芯結構示意圖。
圖3為本實用新型插芯中的機械定位件的結構示意圖。
圖4為本實用新型的尾管結構示意圖。
圖5為本實用新型的高功率激光光纖連接器的整體結構示意圖。
圖6為圖5穿接光纖后的示意圖。
附圖標號說明:
1-插芯;101-錐形孔;102-插芯內部的軸心通道;103-機械定位件;2-套管;3-尾管;301-注膠孔;4-螺母。
具體實施方式:
本實施例將漏斗結構與機械定位件結合起來對光纖進行固定,不再需要通過在傳統(tǒng)柱形孔內涂覆粘合膠的方式來固定光纖,從根本上解決了熱積累的難題;增加尾管結構,并利用無應力粘接劑在尾管部位固定光纖,以保證耦合的穩(wěn)定性。
一、在插芯入口端面處設計漏斗結構:
漏斗的夾角可以根據(jù)實際需求,制造成任意角度,軸向長度約為傳統(tǒng)長度的一半就可達到要求。漏斗結構的軸向長度適中,使得該結構內的光纖不易偏斜,同軸度較好。
激光入射到錐形孔內側表面,產(chǎn)生漫反射(避免光匯聚),使得能量呈指數(shù)下降,極大地減輕熱積累。安裝高功率激光光纖時,光纖前端面接近錐形孔大端面或與錐形孔大端面平齊,避免了熱積累對光纖端面的燒蝕,提高光纖耦合的有效性。
二、中心貫通的石英片或藍寶石作為機械定位件對光纖定位:
石英片或藍寶石均為通光類零件,不會因吸收激光而積熱;
兩者與光纖都屬于晶體類材料,在進行機械定位時更容易與光纖匹配,且對光纖的機械損傷??;可進一步通過灌封無應力粘接劑使光纖固定更為牢靠。
通過漏斗結構與石英片(或藍寶石)的結合,使得光纖很好的固定在錐形孔內。因此,在錐形孔內不再需要涂覆粘合膠,這樣既降低了成本,又能在高功率激光耦合輸出時,有效地避免熱積累。
三、增加尾管結構,并使用無應力粘接劑在尾管部分對光纖進行固定;
在尾管部位,通過灌封無應力粘結劑來對光纖進行進一步固定,并且將尾管部分的長度做長一些(例如:尾管部分的長度使得光纖連接器的總長度增加三分之一以上),這使得光纖在連接器內固定的更加牢固,極大的提高了光纖的可靠性。