一种提高光纤传输功率阈值的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高光纤传输功率阈值的方法，包括以下步骤：（1）剥除光纤的套塑层与预涂覆层，使光纤的包覆层裸露出来，并将裸露出来的光纤清洗干净；（2）切割光纤端部；（3）热熔光纤端面，形成光滑球面或者准球面；（4）待光纤端面冷却固化，采用光纤热缩保护管保护光纤接头部位。本发明专利技术，利用熔融端面的液态表面张力将其变成平滑且纯净的表面，达到提高光纤端面传输功率阈值的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种提高光纤传输功率阈值的方法
本专利技术涉及一种提高光纤传输功率阈值的方法，属于通信设备加工

技术介绍
随着工业、科技、医疗及军事等领域的不断发展，人们对光纤的应用场景提出越来越多的要求，其中一个研究的热点就是利用光纤来传输能量。考虑到光纤的传输损耗已经控制在一个可观的范围内，光纤用于长距离的能量传输成为了现实，并被寄希望于能在需要电磁隔离的特殊场合（如煤矿和火药库等）作为电能传输的替代方案。此外，光纤的能量传输，在激光焊接、切割、钻孔以及激光武器等方面的用途也越来越广泛。光纤的芯径一般为几十到几百微米，强激光需要聚焦到如此小的尺寸并耦合到光纤中传输，光纤端面纤芯的功率密度将会特别高，易引起端面热损伤，使得耦合效率下降，光纤输出激光能量降低。光纤端面经过一般的表面处理后，仍可能存在机械划痕和麻点等表面瑕疵。在大功率激光的照射下，这些划痕会吸收能量，导致能量无法耦合进入光纤内传输，甚至会由于光纤损伤累积效应使得损伤面积扩大或者温度升得过高导致端面糊掉，耦合效率的下降进一步加剧。因此，为了能传输更大功率的激光能量，必须将端面处理成表面平整光滑的镜面。现有技术中对光纤端面的处理通常包括切割法和研磨法，但这两种方法在实际操作及效果中都有一定程度的缺陷。机械切割法是利用钻石或金刚石特制的光纤切割刀先在光纤侧表面垂直于光纤轴轻轻刻一小口，然后施加弯曲应力拉动光纤使其折断得到平整的端面。其效果主要取决于机械切割刀的精度以及切割操作的熟练程度，当二者无法得到保证时，将会出现斜角、毛刺和裂痕等不良端面。而研磨法对端面进行抛光处理可以得到一定曲率半径的有较好光学性能的端面，但其工序相对繁琐复杂，且加工成本和难度较高。
技术实现思路
为了解决上述存在的问题，本专利技术公开了一种提高光纤传输功率阈值的方法，有效解决光纤端面切割不良的问题，消除端面上的毛刺及划痕等缺陷，得到平整光滑的表面，使其能传输更大功率的激光，即提高了光纤端面的传输功率阈值，其具体技术方案如下：一种提高光纤传输功率阈值的方法，包括以下步骤：（1）使用刀片剥除光纤的套塑层与预涂覆层，使光纤的包覆层裸露出来，并将裸露出来的光纤清洗干净；（2）在距离光纤端面5mm处，使用光纤切割刀垂直于光纤轴向刻一道裂痕，再对光纤端施加弯曲应力，拉动光纤使其折断，形成完整的端面，初步完成光纤端面的切割处理；（3）提供一个热源使光纤端面的温度超过石英材料的熔点，光纤端面融化成液态，利用其液态表面张力作用，端面形成光滑球面或者准球面；（4）待光纤端面冷却固化，采用光纤热缩保护管保护光纤接头部位。所述步骤（3）和步骤（4）之间还包括步骤（3i），待光纤端面热熔完成后，检测其传输功率阈值是否符合需求，若未达到满意效果，追加续熔，直到光纤端面所能传输的最大功率是否符合需求。所述步骤（3）中热熔光纤端面过程为：将热源移到靠近光纤端面处，调节热源高度使其略低于光纤，使光纤端面处温度逐步达到光纤材料的融点进而融化成液态，最终凭借光纤端面液态的表面张力使熔融的端面形成一定曲率半径的光滑球面或准球面。所述步骤（2）和步骤（3）之间还包括步骤（2i），从光纤端部朝向光纤穿置热缩管。所述步骤（4）中，冷却固化后，将预先穿置在光纤上的热缩管移至光纤接头处，轻轻拉直光纤接头，放入加热器内加热，热缩管包括醋酸乙烯内管和聚乙烯管，醋酸乙烯内管熔化，聚乙烯管收缩后紧套在处理好的光纤上。所述步骤（1）和步骤（2）之间还包括步骤（1i），取光纤夹持器和定位压板，光纤放置于光纤夹持器的V型槽中，光纤的前端伸出到光纤夹持器的前方，然后盖上光纤夹持器，位于光纤夹持器的后方的光纤用定位压板压紧固定在操作台面上。所述步骤（1）中采用刀片剥除光纤的套塑层与预涂覆层时，首先用酒精棉擦拭干净3～5cm长的光纤端头，然后用刀片沿光纤向端头方向，与光纤呈一定倾斜角度，顺次剥除表面涂敷层聚合物材料。所述步骤（1）中观察光纤剥除部分的包覆层是否全部去除，若有残留必须去掉，如有极少量不易剥除的包覆层，可用棉球沾适量酒精，边浸渍，边擦除，将脱脂棉沾取适量乙醇／乙醚混合液，夹住已剥离的光纤，沿光纤轴向方向擦拭，确保光纤端部清洗干净之后才能进入步骤（2）。所述光纤切割刀由钻石或金刚石制成。本专利技术的有益效果是：本专利技术，利用熔融端面的液态表面张力将其变成平滑且纯净的表面，整个过程中不会破坏原光纤的波导特性。通过这种处理，端面均匀、无裂痕及杂质、边缘齐整、圆周轮廓清晰，不仅能够提高光纤的耦合效率，减少插损，更能避免大功率激光输入时由于划痕和杂质吸收激光能量导致的光纤端面损伤，传输这些大功率的激光能量，达到提高光纤端面传输功率阈值的目的。与现有技术相比较，本专利技术提供的技术方法操作简便，无需过于复杂的工艺即可得到光学性能优异的端面，成本可控，易于重复，适合在大规模生产中推广开来。附图说明图1是本专利技术的流程示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本专利技术。应理解下述具体实施方式仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。图1是本专利技术的流程示意图，结合附图可见，本提高光纤传输功率阈值的方法，包括以下步骤：（1）使用刀片剥除光纤的套塑层与预涂覆层，使光纤的包覆层裸露出来，并将裸露出来的光纤清洗干净；光纤表面的清洁和光纤端面的切割时间应紧密衔接，不可间隔过长，防止清洁过的表面暴露在空气中受到二次污染；（1i）取光纤夹持器和定位压板，光纤放置于光纤夹持器的V型槽中，光纤的前端伸出到光纤夹持器的前方，然后盖上光纤夹持器，位于光纤夹持器的后方的光纤用定位压板压紧固定在操作台面上；（2）在距离光纤端面5mm处，使用光纤切割刀垂直于光纤轴向刻一道裂痕，再对光纤端施加弯曲应力，拉动光纤使其折断，形成完整的端面，初步完成光纤端面的切割处理；（2i）从光纤端部朝向光纤穿置热缩管；（3）提供一个热源使光纤端面的温度超过石英材料的熔点，光纤端面融化成液态，利用其液态表面张力作用，端面形成一定曲率半径的光滑球面或者准球面；（3i）待光纤端面热熔完成后，检测其传输功率阈值是否符合需求，若未达到满意效果，追加续熔，直到光纤端面所能传输的最大功率是否符合需求；（4）待光纤端面冷却固化，采用光纤热缩保护管保护光纤接头部位。所述步骤（3）中热熔光纤端面过程为：将热源移到靠近光纤端面处，调节热源高度使其略低于光纤，使光纤端面处温度逐步达到光纤材料的融点进而融化成液态，最终凭借光纤端面液态的表面张力使熔融的端面形成一定曲率半径的光滑球面或准球面。所述步骤（4）中，冷却固化后，将预先穿置在光纤上的热缩管移至光纤接头处，轻轻拉直光纤接头，放入加热器内加热，热缩管包括醋酸乙烯内管和聚乙烯管，醋酸乙烯内管熔化，聚乙烯管收缩后紧套在处理好的光纤上。待光纤端面热熔完成后，由于光纤在连接时去掉了接头部位的涂覆层其机械强度降低，因此还需对接头部位进行补强保护，可采用光纤热缩保护管(热缩管)保护光纤接头部位。所述步骤（1）中采用刀片剥除光纤的套塑层与预涂覆层时，首先用酒精棉擦拭干净3～5cm长的光纤端头，然后用刀片沿光纤向端头方向，与光纤呈一定倾斜角度，顺次剥除表面涂敷层聚合物材料。所述步骤（1）中观察光纤剥除部分的包覆层是否全部去除，若有残留必须去掉，如有极少量不易剥除的包覆层，可用棉球本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高光纤传输功率阈值的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）使用刀片剥除光纤的套塑层与预涂覆层，使光纤的包覆层裸露出来，并将裸露出来的光纤清洗干净；（2）在距离光纤端面5mm处，使用光纤切割刀垂直于光纤轴向刻一道裂痕，再对光纤端施加弯曲应力，拉动光纤使其折断，形成完整的端面，初步完成光纤端面的切割处理；（3）提供一个热源使光纤端面的温度超过石英材料的熔点，光纤端面融化成液态，利用其液态表面张力作用，端面形成光滑球面或者准球面；（4）待光纤端面冷却固化，采用光纤热缩保护管保护光纤接头部位。

【技术特征摘要】
1.一种提高光纤传输功率阈值的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）使用刀片剥除光纤的套塑层与预涂覆层，使光纤的包覆层裸露出来，并将裸露出来的光纤清洗干净；（2）在距离光纤端面5mm处，使用光纤切割刀垂直于光纤轴向刻一道裂痕，再对光纤端施加弯曲应力，拉动光纤使其折断，形成完整的端面，初步完成光纤端面的切割处理；（3）提供一个热源使光纤端面的温度超过石英材料的熔点，光纤端面融化成液态，利用其液态表面张力作用，端面形成光滑球面或者准球面；（4）待光纤端面冷却固化，采用光纤热缩保护管保护光纤接头部位。2.根据权利要求1所述的一种提高光纤传输功率阈值的方法，其特征在于所述步骤（3）和步骤（4）之间还包括步骤（3i），待光纤端面热熔完成后，检测其传输功率阈值是否符合需求，若未达到满意效果，追加续熔，直到光纤端面所能传输的最大功率是否符合需求。3.根据权利要求2所述的一种提高光纤传输功率阈值的方法，其特征在于所述步骤（3）中热熔光纤端面过程为：将热源移到靠近光纤端面处，调节热源高度使其略低于光纤，使光纤端面处温度逐步达到光纤材料的融点进而融化成液态，最终凭借光纤端面液态的表面张力使熔融的端面形成一定曲率半径的光滑球面或准球面。4.根据权利要求3所述的一种提高光纤传输功率阈值的方法，其特征在于所述步骤（2）和步骤（3）之间还包括步骤（2i），从光纤端部朝向光纤穿置热缩管。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖斌，韦玮，陈晓红，刘宁，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32