專利名稱：利用激光拋光光纖端面及玻璃表面的裝置及其工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光領(lǐng)域，具體來說，涉及一種利用激光拋光光纖端面及玻璃表面的裝置及其工藝方法。
背景技術(shù)：
隨著光通信行業(yè)的迅猛發(fā)展，作為現(xiàn)代通訊信號的傳播介質(zhì)，光纖以其傳輸速度快，傳輸容量大，保密性強(qiáng)等優(yōu)勢需求量快速增加。與此同時(shí)由于互聯(lián)網(wǎng)的普及很多國家把光纖接入網(wǎng)當(dāng)做國家戰(zhàn)略予以重視，光通信行業(yè)需要大量的光纖連接器件。同時(shí)為了提高光纖連接及光信號傳輸?shù)男?，對光纖的端面質(zhì)量要求越來越高。這直接關(guān)系到光纖連接的插入損耗和反射減衰量。一般插入損耗要求在O. 05dB 一下，對于反射減衰量，通常的PC 連接器一般要求在25dB以上，高精度的要求在45dB或60dB以上。
目前光纖端面拋光的工藝仍然采用傳統(tǒng)的機(jī)械式研磨法，將光纖固定在圓盤上與研磨接觸，在一定的壓力下轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦進(jìn)行拋光，因光纖本身堅(jiān)硬易碎拋光的過程中可能存在一下問題拋光時(shí)間長，輕微劃痕無法清除，表面粗糙度較高，殘留有機(jī)械摩擦?xí)r產(chǎn)生的粉末，以及一些油污。這些都是影響光纖光學(xué)性能和通信效果的重要因素。發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種利用激光拋光玻璃表面的裝置及其工藝方法，以提高光纖端面及玻璃表面拋光質(zhì)量，提升拋光加工效率，減少對環(huán)境的影響。
本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種利用激光拋光光纖端面及玻璃表面的裝置，包括固定在底板上的依次橫向連接的振鏡、光柵和激光器，
光柵橫向貫穿固定板和連接軸后，與振鏡連接，
固定板的縱向一側(cè)固定在底板上。
優(yōu)選的，所述連接軸連接于設(shè)置在振鏡正方向側(cè)面的連接板上；底板分別在振鏡的前方和激光器的后方設(shè)有與底板垂直的前蓋和后蓋。所述激光器與底板間，還設(shè)置有托板；前蓋、固定板和后蓋通過設(shè)置在貼近于各蓋板側(cè)面的若干個(gè)固定塊固定。
一種基于以上所述的裝置利用激光拋光光纖端面及玻璃表面的工藝方法，具體工藝步驟如下
利用CO2高能脈沖激光束發(fā)出激光束，經(jīng)過光柵處理、光斑擴(kuò)束整理及聚焦透鏡聚焦后，在計(jì)算機(jī)對激光能量輸出、頻率輸出和掃描速度等參數(shù)的控制下，通過伺服電機(jī)的高速運(yùn)行形成激光光帶，對已經(jīng)過機(jī)械式拋光處理的光纖端面及玻璃表面進(jìn)行掃描加工。
優(yōu)選的，所述CO2高能脈沖激光束的激光波長為10.64μ微米，并涵蓋光纖端面及玻璃表面能夠吸收的其他波段的激光，能量密度為O. l-5J/cm2，峰值功率為O. 01-10KW。
優(yōu)選的，所述光 纖端面或玻璃表面先經(jīng)過機(jī)械式拋光處理，粗糙度Ra < 200nm。
優(yōu)選的，所述激光光帶對光纖端面或玻璃表面輻射的入射角度為0-85°。原理高能量的激光輻射在已經(jīng)過機(jī)械式拋光(粗糙度為Ra < 200nm)的光纖端面或玻璃表面，并經(jīng)過計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)對激光能量及激光頻率激光掃描速度進(jìn)行控制使之達(dá)到，最佳狀態(tài)。在非接觸的狀態(tài)下使光纖端面及玻璃表面吸收激光光能，在瞬間高能的作用下使光纖端面或玻璃表面微熔，消除微觀不平及表面劃痕，同時(shí)使表面殘留的粉末汽化。使整個(gè)光纖表面或玻璃表面光潔度等級迅速提高。達(dá)到機(jī)械拋光模式無法達(dá)到的拋光效果。本發(fā)明還具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明屬于激光提升傳統(tǒng)的機(jī)械研磨拋光光纖端面及玻璃表面拋光質(zhì)量的創(chuàng)新技術(shù)。2、可有效降低光纖端面及玻璃表面粗糙度，減少拋光時(shí)間及耗材，達(dá)到提高拋光質(zhì)量和降低損耗的目的。3、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)精巧，拋光速度快，拋光效率高，單只端面拋光時(shí)間小于一秒。


圖1是本發(fā)明的利用激光拋光的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的激光束處理的流程示意圖。圖中標(biāo)號說明1.前蓋，2.振鏡，3.連接板，4.連接軸，5.固定板，6.光柵，7.激光器,8.后蓋,9.底板，10.托板，11.固定塊。
具體實(shí)施例方式結(jié)合圖1所示，一種利用激光拋光玻璃表面的裝置，包括固定在底板上的依次橫向連接的振鏡2、光柵6和激光器7,光柵6橫向貫穿固定板5和連接軸4后，與振鏡2連接；連接軸4連接于設(shè)置在振鏡2正方向側(cè)面的連接板3上；固定板5縱向固定在底板9上。底板9分別在振鏡2的前方和激光器7的后方設(shè)有與底板9垂直的前蓋I和后蓋8，前蓋I和后蓋8通過設(shè)置在貼近于蓋板的內(nèi)側(cè)的兩個(gè)固定塊11固定在底板上，固定板5通過設(shè)置在架設(shè)于底板9上固定板的兩側(cè)各兩個(gè)固定塊11固定在底板9上。所述激光器7放置于底板9上面的托板10上。結(jié)合圖2所示，由高能量脈沖C02激光器(波長入為10. 64微米)，發(fā)出高能量的激光束，經(jīng)過特殊光柵的處理、光斑擴(kuò)束整理，在計(jì)算機(jī)控制下，通過伺服電機(jī)的高速運(yùn)行產(chǎn)生光帶，經(jīng)過聚焦透鏡聚焦后，以0-85°的入射角度對光纖端面及玻璃表面進(jìn)行掃描加工。擴(kuò)束整理和聚焦步驟之間還設(shè)有X、Y掃描系統(tǒng)，主要用于擴(kuò)大加工范圍(可達(dá)140mmX 140mm),這樣可以滿足常用光纖研磨夾具的工作范圍(光纖研磨夾具的范圍通常小于110_X IlOmm)。經(jīng)過機(jī)械研磨后，直接在本拋光系統(tǒng)上拋光，達(dá)到使用方便，提高效率的目的。所述CO2高能脈沖激光束的激光波長為10. 64微米，并涵蓋光纖端面及玻璃表面能夠吸收的其他波段的激光，能量密度為O. l-5J/cm2，峰值功率為O. Ol-lOKw。
高能量的激光輻射在經(jīng)過機(jī)械式拋光(粗糙度為Ra < 200nm)的光纖端面或玻璃 表面，并經(jīng)過計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)對激光能量及激光頻率激光掃描速度進(jìn)行控制使之達(dá)到， 最佳狀態(tài)。
在非接觸的狀態(tài)下使光纖端面及玻璃表面吸收激光光能，在瞬間高能的作用下使 光纖端面或玻璃表面微熔，消除微觀不平及表面劃痕，同時(shí)使表面殘留的粉末汽化。使整個(gè) 光纖表面或玻璃表面光潔度等級迅速提高。達(dá)到機(jī)械拋光模式無法達(dá)到的拋光效果。
上述實(shí)施例只是為了說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的是在于讓本領(lǐng)域內(nèi)的 普通技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡 是根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容的實(shí)質(zhì)所作出的等效的變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.利用激光拋光玻璃表面的裝置，其特征在于，包括固定在底板上的依次橫向連接的振鏡⑵、光柵(6)和激光器(7), 光柵(6)橫向貫穿固定板(5)和連接軸⑷后，與振鏡(2)連接， 固定板(5)的縱向一側(cè)固定在底板(9)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用激光拋光光纖端面及玻璃表面的裝置，其特征在于，所述連接軸(4)連接于設(shè)置在振鏡(2)正方向側(cè)面的連接板(3)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用激光拋光光纖端面及玻璃表面的裝置，其特征在于，底板(9)分別在振鏡(2)的前方和激光器(7)的后方設(shè)有與底板(9)垂直的前蓋⑴和后蓋⑶。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用激光拋光光纖端面及玻璃表面的裝置，其特征在于，所述激光器(7)與底板(9)間，還設(shè)置有托板(10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用激光拋光光纖端面及玻璃表面的裝置，其特征在于，所述前蓋(I)、固定板(5)和后蓋(8)通過設(shè)置在貼近各蓋板側(cè)面的若干個(gè)固定塊(11)固定。
6.一種基于權(quán)利要求1所述的裝置利用激光拋光光纖端面及玻璃表面的工藝方法，其特征在于，利用CO2高能脈沖激光束發(fā)出激光束，經(jīng)過光柵處理、光斑擴(kuò)束整理及聚焦后，通過計(jì)算機(jī)的控制形成激光光帶輻射在光纖端面或玻璃表面，進(jìn)行掃描拋光。
7.根據(jù)權(quán)利6所述的利用激光拋光光纖端面及玻璃表面的工藝方法,其特征在于,激光束經(jīng)過聚焦透鏡聚焦后在計(jì)算機(jī)的控制下，通過伺服電機(jī)的高速運(yùn)行形成激光光帶，對光纖端面及玻璃表面進(jìn)行掃描拋光。
8.根據(jù)權(quán)利6或7所述的利用激光拋光光纖端面及玻璃表面的工藝方法,其特征在于，所述光纖端面或玻璃表面先經(jīng)過機(jī)械式拋光處理，粗糙度Ra < 200nm。
9.根據(jù)權(quán)利6所述的利用激光拋光光纖端面及玻璃表面的工藝方法，其特征在于，所述CO2高能脈沖激光束的激光波長為10. 64微米，并涵蓋光纖端面及玻璃表面能夠吸收的其他波段的激光，能量密度為O. l_5J/cm2，峰值功率為O. Ol-lOKw。
10.根據(jù)權(quán)利I所述的利用激光拋光光纖端面及玻璃表面的工藝方法，其特征在于，所述激光光帶對光纖端面或玻璃表面輻射的入射角度為0-85°。
全文摘要
本發(fā)明公開了利用激光拋光光纖端面及玻璃表面的裝置及其工藝方法，所述裝置包括固定在底板上的依次橫向連接的振鏡、光柵和激光器，光柵橫向貫穿固定板和連接軸后，與振鏡連接；固定板的縱向一側(cè)固定在底板上?；诒景l(fā)明的裝置，利用CO2高能脈沖激光束發(fā)出激光束，經(jīng)過光柵處理、光斑擴(kuò)束整理及聚焦后，通過計(jì)算機(jī)的控制形成激光光帶輻射在光纖端面或玻璃表面，進(jìn)行掃描拋光。本發(fā)明的利用激光拋光光纖端面及玻璃表面的裝置及其工藝方法，屬于激光提升傳統(tǒng)的機(jī)械研磨拋光光纖端面及玻璃表面拋光質(zhì)量的創(chuàng)新技術(shù)，可有效降低光纖端面及玻璃表面粗糙度，減少拋光時(shí)間及耗材，達(dá)到提高拋光質(zhì)量和降低損耗的目的。
文檔編號B24B1/00GK103056729SQ201110325719
公開日2013年4月24日 申請日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者崔利明, 許如玲 申請人:蘇州市信德威激光科技有限公司