一種光纖耦合器及其制備方法和封裝失效的檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及光纖耦合器的【技術(shù)領(lǐng)域】，公開(kāi)了光纖耦合器及其制備方法和封裝失效的檢測(cè)方法，制備方法包括步驟：剝除光纜PVC外層；采用平行裝夾熔融拉錐工藝制備光纖耦合器，并通過(guò)拉力檢測(cè)光纖耦合器燒結(jié)完成后的縱向抗拉強(qiáng)度；將燒結(jié)的半成品進(jìn)行第一道封裝；接著進(jìn)行第二道封裝；將光纖終端進(jìn)行燒球處理；將半成品置于95～105℃中烘烤1.5～2.5小時(shí)并冷卻至常溫，再將半成品置于-40～85℃溫度中循環(huán)45～51小時(shí)，接著用85～95℃含氟油檢查第二道封裝的密封情況，篩選出不良品；再將良好的半成品進(jìn)行第三道封裝。本發(fā)明通過(guò)上述制備方法解決了傳統(tǒng)光纖耦合器在低溫狀態(tài)度下插入損耗增大的問(wèn)題，提高了光纖耦合器的穩(wěn)定性。
【專利說(shuō)明】一種光纖耦合器及其制備方法和封裝失效的檢測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光纖耦合器的【技術(shù)領(lǐng)域】，公開(kāi)了一種光纖耦合器及其制備方法和封裝 失效的檢測(cè)方法，光纖耦合器對(duì)光信號(hào)起到進(jìn)行分路和合路的作用，在光纖通信、CATV、光 纖陀螺、光纖水聽(tīng)器和光纖傳感等諸多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002] 光纖耦合器對(duì)光信號(hào)起到進(jìn)行分路和合路的作用，在光纖通信、CATV、光纖陀螺、 光纖水聽(tīng)器和光纖傳感等諸多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。
[0003] 熔融拉錐法是目前制備光纖耦合器最成熟、最簡(jiǎn)便的方法。利用熔融拉錐法制備 光纖耦合器時(shí)，需先將兩根或多根Φ0. 25mm光纖的涂覆層剝除，再在拉錐機(jī)的夾具上用平 行裝夾法或扭結(jié)裝夾法并攏光纖，在高溫加熱下熔融，夾具同時(shí)帶動(dòng)光纖向兩側(cè)拉伸，最終 使加熱區(qū)的光纖變成一體化的雙錐結(jié)構(gòu)，再用基板、圓管和鋼管等對(duì)錐區(qū)進(jìn)行保護(hù)封裝而 成。熔融拉錐法具有易于批量生產(chǎn)、結(jié)構(gòu)牢固、環(huán)境性能好、附加損耗低等優(yōu)點(diǎn)。但熔融燒 結(jié)工藝中火焰的溫度場(chǎng)及拉伸速度參數(shù)控制，會(huì)對(duì)燒結(jié)后的光纖強(qiáng)度產(chǎn)生影響，傳統(tǒng)制備 工藝中，沒(méi)有光纖強(qiáng)度檢測(cè)工藝要求，且對(duì)耦合器內(nèi)部光纖懸空長(zhǎng)度沒(méi)有進(jìn)行控制，因此， 僅能保證一定抗沖擊強(qiáng)度的要求，不能滿足高抗沖擊性能要求。
[0004] 在熔融拉錐時(shí)，光纖的裝夾方式主要有平行裝夾法和扭結(jié)裝夾法。采用扭結(jié)裝夾 法將兩根光纖扭結(jié)使其并緊在一起，在兩端的扭結(jié)點(diǎn)處，扭應(yīng)力較大，尤其是制備小尺寸耦 合器時(shí)，兩個(gè)扭結(jié)點(diǎn)距離較近，扭應(yīng)力更大；而且耦合器錐區(qū)兩側(cè)在燒結(jié)過(guò)程中，處于火焰 外側(cè)邊緣處，光纖內(nèi)應(yīng)力也較大，因此，在受到外界沖擊應(yīng)力作用下較容易發(fā)生耦合臂斷裂 失效，耦合器的可靠性較低。而采用平行裝夾法，則有效避免了扭燒應(yīng)力的問(wèn)題，大大提高 了可靠性。
[0005] 在熔融拉錐時(shí)，常用的加熱方式有直接加熱法（如用氫氧焰加熱）和間接加熱法 (如電熱絲加熱等）。氫氧焰是氫氣在氧氣中燃燒所得，其溫度為1100?1400°C(若增加 一路氧氣，燃燒的溫度可達(dá)1500?1700°C)，因氫氣燃燒會(huì)產(chǎn)生大量水蒸氣，其中有部分會(huì) 在高溫環(huán)境下迅速擴(kuò)散到熔融拉錐區(qū)，導(dǎo)致光傳輸至呈雙錐體的拉錐區(qū)時(shí)，由于氫氧離子 對(duì)1360?1420nm的紅外光產(chǎn)生強(qiáng)烈的吸收，所以光纖耦合器在1360?1420nm處的附加損 耗較大（光纖耦合器水峰損耗）；間接加熱法因輻射到光纖上的溫度只有1000?1200°C， 距離石英的熔點(diǎn)較遠(yuǎn)（1700°C左右），達(dá)不到強(qiáng)熔效果，因此制備的耦合器拉錐區(qū)光纖熔合 不充分、易受外界環(huán)境（濕氣）的影響，因而長(zhǎng)期穩(wěn)定性較差（PDL-偏振相關(guān)損耗、PL變化 大）。
[0006] 另外，用Φ0. 25_光纖制作的光纖耦合器存在光纖易纏繞和線損問(wèn)題，為了保護(hù) 光纖，通常在Φ0. 25mm光纖外加上Φ0. 9mm松套管。但是，因光纖和松套管的膨脹系數(shù)不 一致，在低溫狀態(tài)度下光纖在松套管內(nèi)彎曲而導(dǎo)致插入損耗增大甚至折斷光纖。
[0007] 制備高可靠光纖耦合器，封裝是極其重要的一環(huán)。光纖耦合器拉錐區(qū)受潮氣入侵 后，其主要性能（PDL-偏振相關(guān)損耗、IL-插入損耗）就會(huì)發(fā)生變化，因此光纖耦合器的封 裝工藝和密封效果檢測(cè)是關(guān)鍵。光纖耦合器不同部件之間存在間隙，這些間隙需用粘接效 果優(yōu)良、防潮性能較好的環(huán)氧膠來(lái)密封。在封裝操作過(guò)程中，少數(shù)產(chǎn)品會(huì)出現(xiàn)脫膠現(xiàn)象，有 的產(chǎn)品只有經(jīng)過(guò)高低溫循環(huán)后才出現(xiàn)脫膠現(xiàn)象。有脫膠現(xiàn)象的產(chǎn)品，就極容易被潮氣入侵。 有的廠商采用在器件內(nèi)填充干燥劑的辦法來(lái)提高光纖耦合器的防潮效果，但這種辦法在高 溫高濕（85°C、85%RH)試驗(yàn)進(jìn)行到IOOOH后，干燥劑就會(huì)因吸飽潮氣而失去功效，從而使光 纖耦合器的PDL和IL發(fā)生變化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一種光纖耦合器及其制備方法和封裝失效的檢測(cè)方法，旨 在解決現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)的松套管光纖耦合器在低溫狀態(tài)度下插入損耗增大問(wèn)題。
[0009] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，提出了一種光纖耦合器的制備方法，包括如下步驟：
[0010] (1)剝除光纜的PVC外層，要求不損傷光纖的涂覆層，并將光纜上被環(huán)切的PVC外 層燙熔；
[0011] (2)采用平行裝夾熔融拉錐工藝制備光纖耦合器，并通過(guò)拉力檢測(cè)光纖耦合器燒 結(jié)完成后的縱向抗拉強(qiáng)度；
[0012] (3)利用環(huán)氧膠將燒結(jié)后的光纖耦合器兩端固定在U型石英基板兩端完成第一道 封裝，其中環(huán)氧膠封住無(wú)涂覆層的裸光纖，有涂覆層的光纖處于U型石英基板的外側(cè)3? 4mm處；
[0013] (4)將所述U型石英基板置于石英圓管內(nèi)正中間，并將石英圓管的兩端注入環(huán)氧 膠密封，使環(huán)氧膠封住裸光纖，并加熱使環(huán)氧膠固化完成第二道封裝；
[0014] (5)將所述光纖耦合器的光纖終端進(jìn)行燒球處理，且使球心偏離纖芯，球心至纖芯 的距離彡0. 04mm;
[0015] (6)將所述光纖f禹合器置于95?105°C的條件下，烘烤1. 5?2. 5小時(shí)，并自然冷 卻至常溫，再將冷卻至常溫的光纖耦合器半成品置于-40?85°C的溫度中循環(huán)45?51小 時(shí)，接著用85?95°C的含氟油檢查光纖耦合器第二道封裝的密封情況，篩選出空膠或者脫 膠的不良品；
[0016] (7)將石英圓管置于不銹鋼管內(nèi)正中間，用模具固定，再用硅膠灌注和固化完成第 三道封裝。
[0017] 優(yōu)選地，所述步驟（1)中，光纖耦合器采用的光纖材料為Φ0. 89?0. 91mm的光 纜。
[0018] 優(yōu)選地，所述步驟（2)中的平行裝夾熔融拉錐工藝中，采用CO2激光器或者電弧對(duì) 光纖進(jìn)行加熱。
[0019] 優(yōu)選地，所述步驟（3)中的環(huán)氧膠采用的是HYJOl環(huán)氧膠，用于U型石英基板上兩 端的HYJOl環(huán)氧膠的長(zhǎng)度均為4?5mm，使光纖雙錐體的弦長(zhǎng)跨度小于等于20mm。
[0020] 近一步地，所述HYJOl環(huán)氧膠的調(diào)配比例范圍為，主劑：固化劑：石英粉= 10:1: (9 ?11)。
[0021] 優(yōu)選地，所述步驟（4)中的環(huán)氧膠采用的是HYJ03環(huán)氧膠，該HYJ03環(huán)氧膠封住裸 光纖后，在80?90°C的加熱平臺(tái)上加熱固化。
[0022] 優(yōu)選地，所述步驟（5)中，光纖耦合器及其待燒球的光纖與水平的陶瓷擋板之間 的夾角為40?50°。
[0023] 優(yōu)選地，所述步驟（7)中，所述硅膠采用的是具有良好彈性的GJOl硅膠。
[0024] 本發(fā)明提出了一種光纖耦合器，該光纖耦合器采用了上述的方法制備，該光纖耦 合器包括不銹鋼管，置于所述不銹鋼管中的石英圓管，置于所述石英圓管中的U型石英基 板，以及依次穿過(guò)不銹鋼管、石英圓管和U型石英基板的光纖，置于所述U型石英基板的部 分光纖為光纖耦合區(qū)。
[0025] 本發(fā)明還提出了一種光纖耦合器封裝失效的檢測(cè)方法，包括如下步驟：
[0026] (1)將上述光纖稱合器的制備方法中，完成第二道封裝及燒球處理后的光纖f禹合 器半成品置于95?105°C的條件下烘烤1. 5?2. 5小時(shí)，接著將其自然冷卻至常溫；
[0027] (2)將冷卻至常溫的光纖耦合器半成品置于-40?85°C溫度中循環(huán)45?51小 時(shí)；
[0028] (3)將溫度循環(huán)后的光纖耦合器半成品用85?95°C的含氟油檢查第二道封裝的 密封情況，篩選出空膠或者脫膠的不良品。
[0029] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：
[0030] (1)本發(fā)明采用平行裝夾法裝夾光纖，避免了扭結(jié)燒結(jié)工藝中光纖存在的大內(nèi)應(yīng) 力缺陷，提高了光纖耦合器的燒結(jié)強(qiáng)度，并且采用拉力檢測(cè)耦合器縱向抗拉強(qiáng)度，保證耦合 器內(nèi)光纖的高強(qiáng)度，提高了耦合器的可靠性；
[0031] (2)在熔融拉錐工藝中，采用CO2激光器或者電弧對(duì)光纖進(jìn)行加熱，其溫度可達(dá) 1500?1800°C，經(jīng)過(guò)熔融拉錐得到的雙錐體能夠達(dá)到強(qiáng)熔效果，有效減少了光纖耦合器的 水峰損耗，提高了耦合器的穩(wěn)定性；
[0032] (3)光纖終端采用燒球處理，且球心偏離纖芯，要求球心至纖芯的距離彡0. 04mm， 保證了光纖終端（球體）的法線與光纖軸心之間有一個(gè)大于8°的夾角Θ，從而保證了光 纖耦合器的回波損耗達(dá)60dB以上，提高了耦合器的可靠性；
[0033] (4)光纖耦合器的制作材料采用的是Φ0. 89?0. 91mm光纜，與選用常規(guī)的 Φ0. 25mm裸光纖相比，采用Φ0. 89?0. 9Imm光纜制作的光纖耦合器有利于在尾端加連接 器，且溫度穩(wěn)定性比松套管好；
[0034] (5)第二道封裝后，將光纖稱合器半成品置于-40?85°C溫度中循環(huán)45?51小 時(shí)，再用85?95°C的含氟油進(jìn)行檢漏，篩選出有氣孔或脫膠的不良品，有效提高了光纖耦 合器的穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0035] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例中光纖耦合器的制備流程圖；
[0036] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例中光纜的PVC外層環(huán)切器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例中光纜的PVC外層燙熔器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例中CO2激光器加熱拉錐機(jī)的示意圖；
[0039] 圖5為傳統(tǒng)氫氧焰加熱制作的IX2ABC50/50光纖耦合器掃描圖；
[0040] 圖6為本發(fā)明中CO2激光器加熱制作的IX2ABC50/50光纖耦合器掃描圖；
[0041]圖7為本發(fā)明實(shí)施例中光纖終端燒球機(jī)的示意圖；
[0042] 圖8為本發(fā)明實(shí)施例中光纖終端燒球機(jī)中的燒球夾具局部示意圖；
[0043] 圖9為本發(fā)明實(shí)施例中光纖球體終端的示意圖；
[0044] 圖10為本發(fā)明實(shí)施例中光纖球體終端的球體部分示意圖；
[0045]圖11為本發(fā)明實(shí)施例中光纖耦合器封裝結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0046] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0047] 以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0048]如圖1所示，為本發(fā)明提供的實(shí)施例中光纖耦合器的制備流程圖，下面具體介紹 本發(fā)明的制備方法，實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：
[0049] 步驟一：剝除光纜的PVC外層，要求不損傷光纖的涂覆層，并將光纜上被環(huán)切的 PVC外層燙熔。
[0050] 本實(shí)施例中，制備光纖耦合器的材料選用Φ0. 89?0.91mm光纜，此處選擇 Φ0. 9mm的緊包光纜，與常規(guī)的Φ0. 25mm裸光纖相比，采用Φ0. 9mm緊包光纜制作的光纖耦 合器有利于在尾端加連接器，且溫度穩(wěn)定性比松套管好。
[0051] 如圖2和圖3所示，本實(shí)施例采用了PVC外層環(huán)切器剝除緊包光纜的PVC外層，采 用了燙熔器將環(huán)切的PVC外層進(jìn)行燙熔。
[0052] 參照?qǐng)D2，PVC外層環(huán)切器包括一個(gè)可定位的活動(dòng)刀片11，以及可將活動(dòng)刀片11復(fù) 位的彈簧，首先將Φ0. 9mm緊包光纜伸入PVC外層環(huán)切器上的容置槽12中，再壓下活動(dòng)刀 片11將Φ0. 9mm緊包光纜的PVC外層環(huán)切一圈，這樣不會(huì)損傷光纖的涂覆層，之后由PVC 外層環(huán)切器中的彈簧將活動(dòng)刀片11推回復(fù)位。另外，每條緊包光纜的PVC外層需要環(huán)切兩 次，并且，兩次環(huán)切的距離為20?25mm。
[0053] 參照?qǐng)D3,燙熔器包括上治具21和下治具22,上治具21和下治具22的常規(guī)寬度 均為20?25mm，該寬度與上述緊包光纜的PVC外層兩次環(huán)切的距離一致，并且上治具21和 下治具22呈上下間隔設(shè)置，兩者的間距為0. 3mm，上治具21和下治具22間隙的一側(cè)設(shè)置 有V型口，該V型口外側(cè)間距S2 = 1mm，內(nèi)側(cè)間距為SI= 0.3mm。另外，上治具21和下治 具22的溫度為400?500°C，在燙熔器2上的V型口處將左右環(huán)切后的PVC外層燙熔，以便 Φ0. 25mm帶涂覆層的光纖可從0. 3mm的夾縫中順利拉出。
[0054] 步驟二：采用平行裝夾熔融拉錐工藝制備光纖耦合器，要求熔融拉錐得到的雙錐 體達(dá)到強(qiáng)熔效果，且要求制作的光纖耦合器無(wú)水峰損耗，通過(guò)拉力檢測(cè)光纖耦合器燒結(jié)完 成后的縱向抗拉強(qiáng)度。
[0055] 本發(fā)明采用了平行裝夾法裝夾光纖，避免了扭結(jié)燒結(jié)工藝中光纖存在的大內(nèi)應(yīng)力 缺陷，提高了光纖耦合器的燒結(jié)強(qiáng)度，并且采用拉力檢測(cè)耦合器縱向抗拉強(qiáng)度，保證耦合器 內(nèi)光纖的高強(qiáng)度，提高了耦合器的可靠性。
[0056] 在熔融拉錐時(shí)，傳統(tǒng)的加熱方式是采用氫氧焰加熱，由該加熱方式制作的光纖耦 合器有水峰損耗，造成在1360?1420nm波段的插入損耗較大。而在本實(shí)施例中，采用了 〇)2激光器對(duì)光纖進(jìn)行加熱，其溫度可達(dá)1500?1800°C，拉制成的雙錐體達(dá)到了強(qiáng)熔效果， 因而在1260?1620nm全波段范圍內(nèi)的插入損耗IL較小，相對(duì)于采用氫氧焰加熱制作的 光纖耦合器，采用CO2激光器加熱有效減少了光纖耦合器的水峰損耗，提高了耦合器的穩(wěn)定 性。當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，根據(jù)實(shí)際情況和需求，也可以采用其他的加熱方式，比如電弧加 熱等等。
[0057] 如圖4所示，本實(shí)施例采用的是一種CO2激光器加熱拉錐機(jī)對(duì)光纖進(jìn)行加工，該拉 錐機(jī)包括一臺(tái)光源31、一對(duì)V槽光纖夾具32、CO2激光器加熱器33、兩臺(tái)光探測(cè)器34、計(jì)算 機(jī)35、控制系統(tǒng)36、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)37以及高壓電路38,該拉錐機(jī)的具體工作過(guò)程不作詳述。在 其他實(shí)施例中，光源31還可以為其它數(shù)量，其根據(jù)光纖耦合器的窗口來(lái)定，并通過(guò)光開(kāi)來(lái) 選擇不同波長(zhǎng)的光源；光探測(cè)器34還可以其它數(shù)量，根據(jù)光纖耦合器的端口數(shù)量來(lái)定，另 夕卜，本實(shí)施例中加工的是兩根光纖39,當(dāng)然，也還可以其它數(shù)量，其根據(jù)光纖耦合器的端口 數(shù)量來(lái)定。在熔融拉錐完成后，采用拉力檢測(cè)耦合器縱向抗拉強(qiáng)度。
[0058] 圖5是采用氫氧焰加熱制作的IX2ABC50/50光纖耦合器掃描圖，圖6是采用CO2 激光器加熱制作的1X2ABC50/50光纖稱合器掃描圖，其中，橫坐標(biāo)表不波長(zhǎng)（nm)，縱坐標(biāo) 表示插入損耗IL(dB)。從圖5和圖6對(duì)比可以看出，本發(fā)明所述的光纖耦合器在1260? 1620nm全波段范圍內(nèi)的插入損耗-IL有明顯下降，因而更能滿足光通信的要求。
[0059] 步驟三：利用環(huán)氧膠將燒結(jié)后的光纖耦合器兩端固定在U型石英基板兩端完成第 一道封裝，要求環(huán)氧膠僅封住無(wú)涂覆層的裸光纖，有涂覆層的光纖處于U型石英基板的外 側(cè)3?4mm處。
[0060] 參照?qǐng)D11，在熔融拉錐完成后，將拉制完成半成品先進(jìn)行縱向抗拉強(qiáng)度性能檢測(cè)， 對(duì)檢測(cè)合格的半成品，用HYJOl環(huán)氧膠5將光纖雙錐體6 (即耦合區(qū)）固定在U型石英基板4 的兩端完成第一道封裝。本實(shí)施例中的U型石英基板4采用的規(guī)格為：外徑I. 38±0. 03mm， 槽寬0· 6±0· 03mm，長(zhǎng)度28±0· 2mm，當(dāng)然，根據(jù)實(shí)際情況和需求，在其他實(shí)施例中，U型石 英基板4也可以為其他的規(guī)格。在第一道封裝時(shí)，要求HYJOl環(huán)氧膠5僅封住無(wú)涂覆層的 裸光纖，有涂覆層的光纖處于U型石英基板4的外側(cè)3?4mm處，且每端的HYJOl環(huán)氧膠 5的長(zhǎng)度為4?5mm，使光纖雙錐體6 (耦合區(qū)）的弦長(zhǎng)跨度彡20mm，以保證光纖耦合器能 承受3000g的沖擊加速度。另外，在調(diào)配HYJOl環(huán)氧膠5時(shí)，按"主劑：固化劑：石英粉= 10:1: (9?11) "的比例調(diào)制，以減小HYJOl環(huán)氧膠5的應(yīng)力、提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性，此處，選用 比例為主劑：固化劑：石英粉=10:1:10。
[0061] 步驟四：將U型石英基板置于石英圓管內(nèi)正中間，并將石英圓管的兩端注入環(huán)氧 膠密封，要求環(huán)氧膠封住裸光纖，并加熱使環(huán)氧膠固化完成第二道封裝。
[0062] 參照?qǐng)D11，將上述完成第一道封裝的光纖耦合器半成品進(jìn)行第二道封裝。具體 地，將上述U型石英基板4置于石英圓管7內(nèi)部的正中，接著在石英圓管7的兩端注入長(zhǎng)度 為3?4mm的防潮性能強(qiáng)的HYJ03環(huán)氧膠8進(jìn)行密封，并且，要求HYJ03環(huán)氧膠8封住裸 光纖以提高密封效果，接著，在80?90°C的加熱平臺(tái)上加熱使HYJ03環(huán)氧膠8固化，完成 第二道封裝，此處，加熱平臺(tái)溫度選擇85°C。本實(shí)施例中，石英圓管7采用的規(guī)格為：外徑 2. 2±0· 05mm，內(nèi)徑L5±0· 03mm，長(zhǎng)度38±0· 2mm，當(dāng)然，根據(jù)實(shí)際情況和需求，在其他實(shí)施 例中，石英圓管7也可以為其他的規(guī)格。
[0063] 步驟五：將光纖耦合器的光纖終端進(jìn)行燒球處理，且球心偏離纖芯，要求球心至纖 芯的距離> 0. 04mm。
[0064] 對(duì)于IX2、IX3和IX4等一次拉制的樹(shù)型光纖耦合器，需要對(duì)光纖的端部進(jìn)行處 理，光纖終端若處理不好，將造成光纖耦合器的回波損耗-RL穩(wěn)定性差，從而使系統(tǒng)的傳輸 質(zhì)量下降。
[0065]本實(shí)施例是以1X2的樹(shù)型光纖耦合器為例。將上述完成第二道封裝的光纖耦合 器半成品采用光纖終端燒球機(jī)進(jìn)行燒球處理。如圖7所示，該光纖終端燒球機(jī)包括定時(shí)控 制電路91、變壓器92、終端燒球夾具93和一對(duì)放電電極94,其中，定時(shí)控制電路91設(shè)定的 時(shí)間為2?4秒，變壓器92的輸出電壓為2500±500V。此處，對(duì)于該光纖終端燒球機(jī)的具 體工作過(guò)程不做詳述。
[0066] 如圖8?11所示，本發(fā)明實(shí)施例的顯著特點(diǎn)是：將上述完成第二道封裝的光纖耦 合器裝半成品裝夾好以后，光纖耦合器及其待燒球的光纖90與水平的陶瓷擋板95之間的 夾角α為40?50°，這樣保證了熔化狀態(tài)球體偏向光纖的一測(cè)，實(shí)現(xiàn)了球心到光纖的軸心 的距離> 0. 〇4_，即可滿足光纖終端（球體）其法線與光纖軸心之間有一個(gè)大于8°的夾 角9，這樣，使得光纖稱合器的回波損耗-RL大于60dB且穩(wěn)定性高。
[0067] 參照?qǐng)D9和圖10,球體直徑0· 3謹(jǐn)彡D彡0· 5謹(jǐn)，半徑R彡0· 25謹(jǐn)，球心0到光纖 的軸心的距離L彡 0· 04mm，夾角Θ= 180。XARCSIN(L/R) /π；
[0068]取R= 0· 25mm，L= 0· 04mm，貝U夾角Θ彡 180。XARCSIN(0· 04/0. 25) / 31 ?9. 26°。
[0069] 本實(shí)施例中，光纖終端采用了燒球處理，球心至纖芯的距離L彡0. 04mm，保證了光 纖終端（球體）的法線與光纖軸心之間有一個(gè)大于8°的夾角Θ，從而保證了光纖耦合器 的回波損耗達(dá)60dB以上，提高了耦合器的可靠性。
[0070] 步驟六：將光纖耦合器置于95?105°C的條件下烘烤1. 5?2. 5小時(shí)并自然冷卻 至常溫，接著將冷卻至常溫的光纖耦合器半成品置于-40?85°C的溫度中循環(huán)45?51小 時(shí)，再用85?95°C的含氟油檢查光纖耦合器第二道封裝的密封情況，篩選出空膠或者脫膠 的不良品。
[0071] 本實(shí)施例中，將上述的經(jīng)過(guò)光纖終端燒球處理后的光纖耦合器半成品置于KKTC 的條件下烘烤，此處，是將半成品放入100°c的烤箱中烘烤2小時(shí)，并隨烤箱自然冷卻至常 溫以釋放應(yīng)力，接著，將半成品再放入-40?85°C溫度中進(jìn)行溫度循環(huán)，此處，是將半成品 放入-40?85°C的溫度循環(huán)箱中循環(huán)48小時(shí)并進(jìn)行篩選，再接著，將半成品從溫度循環(huán)箱 中取出后，用90°C的含氟油檢查半成品的第二道封裝密封情況，從而篩選出空膠或脫膠的 不良品，有效提1? 了光纖稱合器的穩(wěn)定性。
[0072] 步驟七：將石英圓管置于不銹鋼管內(nèi)正中間，用模具固定，再用硅膠灌注和固化完 成第三道封裝。
[0073] 如圖11所示，將篩選后合格的光纖耦合器半成品進(jìn)行第三道封裝。具體地，將石 英圓管7放置在不銹鋼管10內(nèi)部的正中間，再用模具固定并用硅膠灌封和固化，完成光纖 耦合器的第三道封裝。本實(shí)施例中，硅膠采用的是彈性良好的GJOl硅膠13,因石英圓管7 與不銹鋼管10之間填充了足夠厚的彈性良好的GJOl硅膠13,所以光纖耦合器具有良好的 抗跌落、抗沖擊的特性。
[0074] 本發(fā)明提出了一種光纖耦合器，該光纖耦合器采用了上述的制備方法進(jìn)行制備。 如圖11所示，該光纖耦合器包括不銹鋼管10,置于不銹鋼管10中的石英圓管7,置于石英 圓管7中的U型石英基板4,以及依次穿過(guò)不銹鋼管10、石英圓管7和U型石英基板4的光 纖14,置于U型石英基板4的部分光纖為光纖稱合區(qū)6,同時(shí)，在U型石英基板4的兩端注 入HYJOl環(huán)氧膠5,以對(duì)光纖耦合區(qū)6進(jìn)行固定，在石英圓管7的兩端注入HYJ03環(huán)氧膠8 進(jìn)行密封固定，并且，在不銹鋼管10的兩端注入有足夠厚的GJOl硅膠13,使得光纖耦合器 能夠良好地抗跌落和抗沖擊，另外，在不銹鋼管10和石英圓管7之間還有燒球處理的球形 終端15。
[0075] 本發(fā)明還提出了一種光纖耦合器封裝失效的檢測(cè)方法，包括如下步驟：
[0076] (1)將上述完成第二道封裝及燒球處理后的光纖耦合器半成品置于95?105°C的 條件下烘烤1. 5?2. 5小時(shí)，接著將其自然冷卻至常溫；
[0077] (2)將冷卻至常溫的半成品置于-40?85°C溫度中循環(huán)45?51小時(shí)；
[0078] (3)將溫度循環(huán)后的光纖耦合器半成品用85?95°C的含氟油檢查其第二道封裝 的密封情況，篩選出空膠或者脫膠的不良品。
[0079] 為了驗(yàn)證本發(fā)明所述制備方法生產(chǎn)的光纖耦合器回波損耗的穩(wěn)定性，下面進(jìn)行 2000小時(shí)高溫高濕對(duì)比試驗(yàn)，溫度選擇為+85°C，濕度選擇為85%RH-相對(duì)濕度。表1為用 常規(guī)刮端面處理光纖端部工藝生產(chǎn)的11支產(chǎn)品的試驗(yàn)情況，表2為用本發(fā)明所述的光纖端 部燒球工藝生產(chǎn)的11支產(chǎn)品的試驗(yàn)情況。表I:lX2WBC15501/99產(chǎn)品常規(guī)刮端面處理光 纖端部后DH試驗(yàn)結(jié)果

【權(quán)利要求】
1. 一種光纖耦合器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 剝除光纜的PVC外層，要求不損傷光纖的涂覆層，并將光纜上被環(huán)切的PVC外層燙 熔； (2) 采用平行裝夾熔融拉錐工藝制備光纖耦合器，并通過(guò)拉力檢測(cè)光纖耦合器燒結(jié)完 成后的縱向抗拉強(qiáng)度； (3) 利用環(huán)氧膠將燒結(jié)后的光纖耦合器兩端固定在U型石英基板兩端完成第一道封 裝，其中環(huán)氧膠封住無(wú)涂覆層的裸光纖，有涂覆層的光纖處于U型石英基板的外側(cè)3?4mm 處； (4) 將所述U型石英基板置于石英圓管內(nèi)正中間，并將石英圓管的兩端注入環(huán)氧膠密 封，使環(huán)氧膠封住裸光纖，并加熱使環(huán)氧膠固化完成第二道封裝； (5) 將所述光纖耦合器的光纖終端進(jìn)行燒球處理，且使球心偏離纖芯，球心至纖芯的距 離 > 0· 04mm ； (6) 將所述光纖耦合器置于95?105°C的條件下，烘烤1. 5?2. 5小時(shí)，并自然冷卻至 常溫，再將冷卻至常溫的光纖耦合器半成品置于-40?85°C的溫度中循環(huán)45?51小時(shí)，接 著用85?95°C的含氟油檢查光纖耦合器第二道封裝的密封情況，篩選出空膠或者脫膠的 不良品； (7) 將石英圓管置于不銹鋼管內(nèi)正中間，用模具固定，再用硅膠灌注和固化完成第三道 封裝。
2. 如權(quán)利要求1所述的光纖耦合器的制備方法，其特征在于，所述步驟（1)中，光纖耦 合器米用的光纖材料為Φ0. 89?0. 91mm的光纜。
3. 如權(quán)利要求1所述的光纖耦合器的制備方法，其特征在于，所述步驟（2)中的平行裝 夾熔融拉錐工藝中，采用C02激光器或者電弧對(duì)光纖進(jìn)行加熱。
4. 如權(quán)利要求1所述的光纖耦合器的制備方法，其特征在于，所述步驟（3)中的環(huán)氧膠 采用的是HYJ01環(huán)氧膠，用于U型石英基板上兩端的HYJ01環(huán)氧膠的長(zhǎng)度均為4?5mm，使 光纖雙錐體的弦長(zhǎng)跨度小于等于20mm。
5. 如權(quán)利要求4所述的光纖耦合器的制備方法，其特征在于，所述HYJ01環(huán)氧膠的調(diào)配 比例范圍為，主劑：固化劑：石英粉=10:1: (9?11)。
6. 如權(quán)利要求1所述的光纖耦合器的制備方法，其特征在于，所述步驟（4)中的環(huán)氧膠 采用的是HYJ03環(huán)氧膠，該HYJ03環(huán)氧膠封住裸光纖后，在80?90°C的加熱平臺(tái)上加熱固 化。
7. 如權(quán)利要求1所述的光纖耦合器的制備方法，其特征在于，所述步驟（5)中，光纖耦 合器及其待燒球的光纖與水平的陶瓷擋板之間的夾角為40?50°。
8. 如權(quán)利要求1所述的光纖耦合器的制備方法，其特征在于，所述步驟（7)中，所述硅 膠采用的是具有良好彈性的GJ01硅膠。
9. 一種光纖耦合器，其特征在于，所述光纖耦合器采用如權(quán)利要求1所述的方法制備， 該光纖耦合器包括不銹鋼管，置于所述不銹鋼管中的石英圓管，置于所述石英圓管中的U 型石英基板，以及依次穿過(guò)不銹鋼管、石英圓管和U型石英基板的光纖，置于所述U型石英 基板的部分光纖為光纖耦合區(qū)。
10. -種光纖耦合器封裝失效的檢測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 將完成第二道封裝及燒球處理后的光纖耦合器半成品置于95?105°C的條件下烘 烤1. 5?2. 5小時(shí)，接著將其自然冷卻至常溫； (2) 將冷卻至常溫的光纖耦合器半成品置于-40?85°C溫度中循環(huán)45?51小時(shí)； (3) 將溫度循環(huán)后的光纖耦合器半成品用85?95°C的含氟油檢查其第二道封裝的密 封情況，篩選出空膠或者脫膠的不良品。
【文檔編號(hào)】G01M3/02GK104238016SQ201410211005
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年5月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月19日
【發(fā)明者】丘奕鳳, 朱少軍, 岳超瑜, 葉銘森 申請(qǐng)人:深圳朗光科技有限公司