实现光纤密排线阵列中光点密接的方法技术

本发明专利技术公开了一种实现光纤密排线阵列中光点密接的方法。它包括如下步骤：１）将标准单模光纤的一端拉制出直径为５～２５微米的微光纤，它包括标准光纤、过渡区和微光纤；２）将上述多根微光纤端部间隔水平平行排列在表面镀有氟化镁薄膜的带有Ｖ形槽的硅基板或带有矩形槽的氟化镁基板上；３）在基板上的微光纤上方设有表面镀有氟化镁薄膜的玻璃片或者是氟化镁薄板，并通过紫外胶与基板固定，形成微光纤密排阵列；４）标准光纤端部通过ＦＣ接口与半导体激光器连接，密排的微光纤阵列端输出光点阵列。本发明专利技术实现了多路光纤密排在水平线上的光点密接排列；提高了激光照排系统中成像的精度；增加了焦深，降低对胶片曝光时的位置精度的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及提供激光照排系统中的光纤密排线阵列技术，尤其涉及一种。
技术介绍
在激光照排机、激光光绘机以及直接制板机这一类激光扫描设备中，实现多路光扫描的一个主要方案是采用多个半导体激光器、多路光纤密排构造一个光点线阵列作为物平面，然后经过成像系统按一定比例成像在像平面(胶片表面)上，从而实现多路扫描。然而由于普通光纤构造的原因，光纤中光只在中心很小的区域内分布，例如一个典型的多模光纤尺寸是外径125微米，芯径(导光部分)为62.5微米，如果是单模光纤芯径只有8～10微米。即使光纤无间隙排列，密排阵列发出的光点之间也是分离的(参见图6)。以光纤阵列出光端面作为物平面，经过成像系统，在像平面上得到的光点也是分离的，这是不能满足扫描要求的。如果采用离焦的方法扩大像面光点直径，虽然可以弥和光点之间的间隙，但会牺牲光点的边缘质量。为了解决这个问题，有的采用将光纤密排倾斜一定角度，通过电路上的延时来控制打点，使光点密排。这种方法是成功的，但是控制电路复杂，不能解决聚焦光点焦深短的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的问题而提出一种。它包括如下步骤1)将标准单模光纤的一端拉制出直径为5～25微米的微光纤，它包括标准光纤、过渡区和微光纤；2)将上述多根微光纤端部间隔水平平行排列在表面镀有氟化镁薄膜的带有V形槽的硅片或带有矩形槽的氟化镁基板上，排列间隔为微光纤直径加上相邻微光纤间距d，其中，d≥λπ·n1sin2θ-(n2/n1)2]]>式中λ为光在光纤中波长，n1为光纤折射率，n2为空气折射率，θ为光在光纤中的入射角；3)在基板上的微光纤上方设有表面镀有氟化镁薄膜的玻璃片或者是氟化镁薄板，并通过紫外胶与基板固定，形成微光纤密排阵列；4)标准光纤端部通过FC接口与半导体激光器连接，密排的微光纤阵列端输出光点阵列。本专利技术的有益效果1)实现了多路光纤密排在水平线上的光点密接排列；2)提高了激光照排系统中成像的精度；3)增加了焦深，降低对胶片曝光时的位置精度的要求。附图说明图1是本专利技术的微光纤密排示意图；图2是去除涂覆层的125微米直径的标准单模光纤示意图；图3是利用去除涂覆层的单模光纤，通过高温拉制工艺加工出来的直径范围在5～25微米的微光纤示意图；图4是本专利技术的微光纤密排在带有V形槽的硅基板上示意图；图5是本专利技术的微光纤密排在带有矩形槽的氟化镁基板上示意图；图6是采用标准光纤密排时聚焦光点的分布示意图；图7是采用微光纤密排时聚焦光点的分布示意图；图8是采用微光纤密排时经过透镜聚焦后像面焦深示意图；图9是采用标准单模光纤时镜头透镜聚焦后像面焦深示意图；图10是本专利技术的微光纤密排阵列模块图。具体实施例方式为了解决现有激光照排机上采用标准光纤密排阵列中光点不能密接，而且由于相邻光纤间距大，需要大倍率聚焦透镜而引起焦深过短对曝光点位置要求过高的问题，提出了采用微光纤密排的方法。微光纤是标准单模光纤去除涂覆层后，在激光加热下拉制出来的直径在5～25微米左右的细光纤(如图3所示)。微光纤的一端通过一个过渡区与标准单模光纤相连，标准光纤端通过通用的光纤接口与半导体激光器连接。在标准光纤中，光只在直径很小的光纤芯径中传输，芯径外围部分为折射率比芯径低的包层；而在微光纤中，光在整个微光纤直径范围内传输，微光纤周围空气层即为包层。如果微光纤直接与光纤或比光纤折射率高的材料接触，光能量会很容易耦合到与它接触的材料中去。这项专利技术的关键问题之一是解决微光纤密排时的包层问题。为了防止排列的相邻微光纤之间产生光能量耦合，相邻微光纤之间排列时需要保持一定的间隙d(如图1所示)。间隙的大小为d≥λπ·n1sin2θ-(n2/n1)2]]>式中λ为光在光纤中波长，n1为光纤折射率，n2为空气折射率，θ为光在光纤中的入射角。为了让微光纤等间距排列，微光纤排列在刻蚀有V形槽的硅基片或矩形槽的氟化镁基片上，假设微光纤的直径为D，相邻微光纤的间隔为d，相邻V形槽或矩形槽的间距为D+d。如果采用刻蚀有V形槽的硅片，则硅片上需要镀上一层低折射率介质薄膜(如氟化镁薄膜)。硅片上的V形槽通过光刻、湿法刻蚀工艺得到；矩形槽通过光刻、等离子束刻蚀加工出来。排列好的微光纤阵列上端压上一块氟化镁薄片或者是表面镀有氟化镁薄膜的玻璃片，氟化镁薄片或玻璃片通过紫外胶与下面的基板固定(如图4、图5所示)。由于微光纤直径非常细，为了防止微光纤断裂，要将基板与标准光纤靠近过渡区部分通过紫外胶与底座固定(如图10所示)，形成一体。如果采用常规方法用标准光纤紧密排列，相邻光纤中心距离为125微米，如果胶片的分辨率要求为2540dpi，则密排光纤光点阵列成像到胶片上需要的成像透镜的倍率为12.5倍。透镜倍率越大，焦深就越短；如果使用12.5倍的成像透镜对胶片的位置要求很高，实用困难(如图9所示)。如果采用直径为20微米的微光纤密排，相邻微光纤间隔微4微米，相邻微光纤中心距离为24微米，如果胶片的分辨率要求为2540dpi，则从密排微光纤阵列端面到胶片的成像透镜的倍率为2.4倍，透镜的倍率大大缩小，焦深大大增加(如图8所示)，对聚焦透镜到胶片的位置精度的要求大大降低。实施例11)将单模光纤剥去涂附层；2)将大功率的激光通过聚焦镜会聚到光纤上，激光产生的热使光纤融化，通过拉伸光纤得直径为20微米的微光纤；3)在硅片上平行的刻蚀出间距为24微米的V形槽，在硅片上刻蚀有V形槽的面镀上一层厚度在0.3～1微米的氟化镁薄膜；将微光纤端平行水平排列在硅片上的V形槽内，然后在微光纤阵列上面盖上表面镀有0.3～1微米薄膜的玻璃片，玻璃片与硅片间通过紫外胶固定，如图4所示。4)将硅片与标准光纤靠近过渡区部分用紫外胶与底座固定，标准光纤端部接上与半导体激光器连接的FC接口(如图10所示)。5)步骤2)中调节激光会聚点与被加热光纤之间的距离获得直径不同的微光纤。实施例21)将单模光纤剥去涂附层；2)将大功率的激光通过聚焦镜会聚到光纤上，激光产生的热使光纤融化，通过拉伸光纤得直径为10微米的微光纤；3)在氟化镁基板上通过光刻、等离子束蚀刻出相邻间隔为13微米，宽度为8微米，深度为5微米的平行槽，将微光纤水平平行排列在基板上的平行槽内，在微光纤阵列上面盖上氟化镁薄板，氟化镁薄板与基板间通过紫外胶固定，如图5所示。4)将氟化镁基片与标准光纤靠近过渡区部分用紫外胶与底座固定，标准光纤端部接上与半导体激光器连接的FC接口(如图10所示)。5)步骤2)中调节激光会聚点与被加热光纤之间的距离获得直径不同的微光纤。权利要求1.一种，其特征在于它包括如下步骤1)将标准单模光纤的一端拉制出直径为5～25微米的微光纤，它包括标准光纤、过渡区和微光纤；2)将上述多根微光纤端部间隔水平平行排列在表面镀有氟化镁薄膜的带有V形槽的硅基板或带有矩形槽的氟化镁基板上，排列间隔为微光纤直径加上相邻微光纤间距d，其中，d≥λ本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现光纤密排线阵列中光点密接的方法，其特征在于它包括如下步骤：１）将标准单模光纤的一端拉制出直径为５～２５微米的微光纤，它包括标准光纤、过渡区和微光纤；２）将上述多根微光纤端部间隔水平平行排列在表面镀有氟化镁薄膜的带有Ｖ 形槽的硅基板或带有矩形槽的氟化镁基板上，排列间隔为微光纤直径加上相邻微光纤间距ｄ，其中，ｄ≥λ／π.ｎ↓［１］＊式中：λ为光在光纤中波长，ｎ↓［１］为光纤折射率，ｎ↓［２］为空气折射率，θ为光在光纤中的入射角；３）在基板上的微光纤上 方设有表面镀有氟化镁薄膜的玻璃片或者是氟化镁薄板，并通过紫外胶与基板固定，形成微光纤密排阵列；４）标准光纤端部通过ＦＣ接口与半导体激光器连接，密排的微光纤阵列端输出光点阵列。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：侯昌伦，杨国光，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]