一種粗腰錐光纖的制備裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明適用于光纖制備【技術領域】，提供了一種粗腰錐光纖的制備裝置及方法，所述粗腰錐光纖的制備裝置包括CO2激光器控制終端、CO2激光器、掃描振鏡、兩個電動平臺、電動平臺控制終端及兩個光纖對準和夾緊裝置。粗腰錐光纖的制備過程采用CO2激光加熱的方法使待熔接的兩根光纖局部加熱熔融，加熱時間、激光功率可實時調(diào)節(jié)。在CO2激光加熱的同時，兩個電動平臺推動兩根光纖相向運動，進而熔接成粗腰錐光纖，粗腰錐的尺度和幾何形狀可以通過推進速度和距離實時控制。本發(fā)明中光纖端面熔融和熔接的過程都是通過計算機來控制，設計靈活，操作簡單，重復性高。
【專利說明】 一種粗腰錐光纖的制備裝置及方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于光纖制備【技術領域】，尤其涉及一種粗腰錐光纖的制備裝置及方法。

【背景技術】
[0002]光纖粗腰錐是指兩根光纖過度重疊熔接形成的腰錐直徑增大的光纖錐體，腰錐直徑按拋物線軌跡變化，其與普通細腰錐光纖的主要區(qū)別在于光纖粗腰錐的腰錐直徑是逐漸增大的，明顯增強了錐腰部分的機械強度，不但結構新穎緊湊、成本低廉，同時機械強度高、操作方便。光纖粗腰錐可以激發(fā)光纖中的包層模，使不同模式之間發(fā)生能量耦合。光纖粗腰錐結構可以調(diào)節(jié)所激發(fā)包層模的能量，實現(xiàn)與纖芯模能量耦合比的調(diào)節(jié)?；谶@種原理可以制備Mach-Zenhder干涉光纖傳感器和Michelson干涉光纖傳感器,廣泛應用于溫度、應變、濕度、折射率等物理參量的測量。
[0003]光纖粗腰錐目前的主要制備技術采用電弧加熱方法，具體通過高壓放電產(chǎn)生的高溫電弧作用使兩根光纖端面熔化，然后在兩根光纖上施加壓力使它們過度重疊熔接形成光纖粗腰錐，該方法雖然僅用光纖熔接機即可制備光纖粗腰錐，所需設備較少，但是該方法對技術要求高，操作難度較大，重復性差，不能實時控制光纖粗腰錐的尺寸。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種粗腰錐光纖的制備裝置，旨在解決現(xiàn)有技術在制備光纖粗腰錐過程中對技術要求高，操作難度較大，重復性差，不能實時控制光纖粗腰錐的尺寸的問題。
[0005]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種粗腰錐光纖的制備裝置，所述粗腰錐光纖的制備裝置包括CO2激光器控制終端、CO2激光器、掃描振鏡、兩個電動平臺、電動平臺控制終端及兩個光纖對準和夾緊裝置；
[0006]進一步地，所述CO2激光器控制終端分別與CO2激光器和掃描振鏡連接，用于供用戶設置CO2激光器的工作參數(shù)、控制CO2激光器的輸出及掃描振鏡的擺動；
[0007]進一步地，所述CO2激光器用于產(chǎn)生激光，實現(xiàn)待熔接的兩根光纖端面的加熱熔融；
[0008]進一步地，所述掃描振鏡位于CO2激光器的輸出端,用于控制CO2激光器輸出的激光光斑在待熔接的兩根光纖端面上的作用時間和作用位置；
[0009]進一步地，所述兩個光纖對準和夾緊裝置分別放置于對稱的兩個電動平臺上，且每個光纖對準和夾緊裝置均用于夾持一待熔接光纖；
[0010]進一步地，所述電動平臺控制終端分別與兩個電動平臺連接，用于控制兩個電動平臺在三維方向上的移動，使兩根待熔接光纖端面對正并處于CO2激光器的焦平面，并在熔接過程中控制兩根待熔接光纖的相向運動。
[0011]上述CO2激光器控制終端采用工業(yè)用計算機，CO2激光器控制終端內(nèi)安裝有控制CO2激光器的第一操作軟件平臺及第一控制卡，所述第一操作軟件平臺的窗口供用戶設定CO2激光器的工作參數(shù)和指令，而第一控制卡在第一操作軟件平臺的指令下驅動CO2激光器工作。
[0012]上述CO2激光器為脈沖型CO2激光器，輸出激光波長為10.6 μ m,脈沖頻率為Ι-lOkHz，功率為 1-10W。
[0013]上述電動平臺控制終端與CO2激光器控制終端安裝于同一臺計算機，電動平臺控制終端內(nèi)安裝有控制兩個電動平臺的第二操作軟件平臺及第二控制卡，所述第二操作軟件平臺的窗口供用戶設定兩個電動平臺的移動速度和距離，而第二控制卡在第二操作軟件平臺的指令下控制兩個電動平臺內(nèi)安裝的電動馬達系統(tǒng)的轉動。
[0014]上述兩個電動平臺采用不銹鋼材質制備，在內(nèi)置的電動馬達系統(tǒng)的驅動下兩個電動平臺嚴格按照預設的移動速度和距離做前進或后退動作。
[0015]上述光纖對準和夾緊裝置為帶有光纖槽的光纖夾持器。
[0016]本發(fā)明還提供了一種粗腰錐光纖的制備方法，包括下述步驟:
[0017]A，準備兩根端面具有涂覆層的光纖作為待熔接光纖，剝?nèi)筛劢庸饫w端面附近的涂覆層，再將已剝?nèi)ネ扛矊拥墓饫w端面平整化；
[0018]B，將經(jīng)過步驟A處理后的兩根光纖分別固定于兩個光纖對準和夾緊裝置上，并使得二者剝?nèi)ネ扛矊拥亩嗣嫦鄬Γ?br> [0019]C，通過調(diào)整兩個電動平臺進而調(diào)整兩個光纖對準和夾緊裝置的高度和水平位置，使兩根光纖端面對正并處于CO2激光器的焦平面；
[0020]D,開啟CO2激光器,并在CO2激光器控制終端中設置CO2激光器輸出激光光斑作用于兩根待熔接光纖上的時間和位置；
[0021]E，通過CO2激光器控制終端設置掃描振鏡的擺動速度，改變激光光斑作用于待熔接的兩根光纖上的位置，使得輸出激光光斑的運動軌跡與待熔接的兩根光纖的軸向方向相垂直，完成重復加熱；
[0022]F，在兩根光纖端面熔化的同時，電動平臺控制終端按照預設的移動速度和距離控制兩個電動平臺運動，以將兩根待熔接光纖相向微推動，使兩根光纖達到預定的重疊長度熔接；
[0023]G，關閉CO2激光器以及兩個電動平臺，完成粗腰錐光纖的制備。
[0024]上述光纖為單模光纖、多模光纖、光子晶體光纖中的任意一種。
[0025]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，有益效果在于:本發(fā)明采用CO2激光加熱的方式使被加工光纖局部加熱熔融，加熱時間、激光功率可實時調(diào)節(jié)。在CO2激光加熱的同時，兩個電動平臺推動兩根光纖相向運動，進而熔接成粗腰錐光纖，粗腰錐的尺度和幾何形狀可以通過推進速度和距離實時控制。本發(fā)明中光纖端面熔融和熔接的過程分別通過CO2激光器控制終端和電動平臺控制終端來控制，其設計靈活，操作簡單，重復性高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明實施例提供的一種粗腰錐光纖的制備裝置的結構示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明實施例提供的粗腰錐光纖的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0028]為了使本發(fā)明所要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0029]本發(fā)明實施例通過介紹如圖1所示的一種粗腰錐光纖的制備裝置，實現(xiàn)對粗腰錐光纖的制備。
[0030]本發(fā)明實施例提供的一種粗腰錐光纖的制備裝置包括:C02激光器控制終端1、C02激光器2、掃描振鏡3、兩個電動平臺5、電動平臺控制終端6及兩個光纖對準和夾緊裝置7。CO2激光器控制終端I分別與CO2激光器2和掃描振鏡3連接,掃描振鏡3位于CO2激光器2的輸出端，兩個光纖對準和夾緊裝置7分別放置于對稱的兩個電動平臺5上，兩根光纖4分別夾持于兩個光纖對準和夾緊裝置7上，電動平臺控制終端6分別與兩個電動平臺5連接。
[0031]本發(fā)明實施例提供的一種粗腰錐光纖的制備過程主要包括熔融和熔接兩部分，熔融過程主要由CO2激光器控制終端1、CO2激光器2、掃描振鏡3三部分協(xié)作完成，通過CO2激光器控制終端I設置CO2激光器2的工作參數(shù)、控制CO2激光器2的輸出以及掃描振鏡3的擺動。CO2激光器控制終端I內(nèi)安裝有控制CO2激光器2的第一操作軟件平臺及第一控制卡，在第一操作軟件平臺的窗口設定CO2激光器2的工作參數(shù)和指令，而第一控制卡在第一操作軟件平臺的指令下驅動CO2激光器2工作。CO2激光器2用于產(chǎn)生激光，作用于被加工光纖端面。CO2激光器控制終端I設置有掃描振鏡3的工作參數(shù)，通過控制掃描振鏡3的擺動來決定CO2激光器2輸出激光光斑的運動速度和運動軌跡，進而決定CO2激光器2輸出的激光光斑在待熔接的兩根光纖端面上的作用時間和作用位置，其中輸出激光光斑的運動軌跡與兩根待熔接光纖的軸向方向相垂直，通過以上方式實現(xiàn)被加工光纖端面的加熱熔融。熔接過程主要由電動平臺控制終端6、兩個電動平臺5、兩個光纖對準和夾緊裝置7三部分協(xié)作完成，電動平臺控制終端6內(nèi)安裝有控制兩個電動平臺5的第二操作軟件平臺及第二控制卡，在第二操作軟件平臺的窗口設定兩個電動平臺5的移動速度和距離，而第二控制卡在第二操作軟件平臺的指令下控制兩個電動平臺5內(nèi)安裝的電動馬達系統(tǒng)的轉動，兩個電動平臺5又在電動馬達系統(tǒng)的驅動下嚴格按照預設的移動速度和距離做前進或后退動作，進而使兩根光纖端面在熔化的同時，通過將兩根光纖4相向微推動，達到預定的重疊長度熔接。
[0032]上述CO2激光器控制終端I和電動平臺控制終端6均采用工業(yè)用計算機，且安裝于同一臺計算機。
[0033]上述CO2激光器2為脈沖型CO2激光器,輸出激光波長為10.6 μ m,脈沖頻率為Ι-lOkHz，功率為 1-10W。
[0034]上述兩個電動平臺5采用不銹鋼材質制備，可三維調(diào)節(jié)光纖對準和夾緊裝置。
[0035]上述兩個光纖對準和夾緊裝置7均為帶有光纖槽的光纖夾持器。
[0036]圖2為如圖1所示的制備裝置制備的粗腰錐光纖結構示意圖，其制備方法包括下述步驟:
[0037]A，準備兩根端面具有涂覆層的光纖作為待熔接光纖，剝?nèi)筛劢庸饫w端面附近的涂覆層，再將已剝?nèi)ネ扛矊拥墓饫w端面平整化；
[0038]B，將經(jīng)過步驟A處理后的兩根光纖4分別固定于兩個光纖對準和夾緊裝置7上，并使得二者剝?nèi)ネ扛矊拥亩嗣嫦鄬Γ?br> [0039]C，通過調(diào)整兩個電動平臺5進而調(diào)整兩個光纖對準和夾緊裝置7的高度和水平位置，使兩根光纖端面對正并處于CO2激光器2的焦平面；
[0040]D,開啟CO2激光器2,并在CO2激光器控制終端I中設置CO2激光器2輸出激光光斑作用于兩根待熔接光纖上的時間和位置；
[0041]E，通過CO2激光器控制終端I設置掃描振鏡3的擺動速度，改變激光光斑作用于待熔接的兩根光纖4上的位置，使得輸出激光光斑的運動軌跡與待熔接的兩根光纖的軸向方向相垂直，完成重復加熱；
[0042]F，在兩根光纖端面熔化的同時，電動平臺控制終端6按照預設的移動速度和距離控制兩個電動平臺5運動，以將兩根待熔接光纖相向微推動，使兩根光纖4達到預定的重疊長度熔接；
[0043]G,關閉CO2激光器2以及兩個電動平臺5，完成粗腰錐光纖的制備。
[0044]上述方法制備的粗腰錐光纖如圖2所示，其中，I為光纖纖芯，2為光纖包層，3為粗腰錐形區(qū)。
[0045]上述光纖可以為單模光纖、多模光纖、光子晶體光纖中的任意一種。
[0046]上述CO2激光器2的工作參數(shù)和兩個電動平臺5移動的速度和距離由待制備的錐形形狀以及所用光纖種類決定。
[0047]本實施例采用CO2激光制備的粗腰錐光纖，機構更加牢固、機械強度高。其中熔融過程采用CO2激光加熱的方式使兩根待熔接光纖局部加熱熔融，加熱時間、激光功率可以通過CO2激光器控制終端I實時調(diào)節(jié)。熔接過程通過兩個電動平臺5控制兩根光纖4的推進過程，光纖粗腰錐的尺度和幾何形狀可以通過推進速度和距離實時控制，進而實現(xiàn)低損耗高強度的粗腰錐光纖的制備。本實施例制備粗腰錐光纖的裝置及方法具有較高的可重復性，其設計靈活、結構新穎、成本低廉、操作方便、加工時間短、工作效率高。
[0048]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種粗腰錐光纖的制備裝置，其特征在于，所述粗腰錐光纖的制備裝置包括(?激光器控制終端、002激光器、掃描振鏡、兩個電動平臺、電動平臺控制終端及兩個光纖對準和夾緊裝置； 所述002激光器控制終端分別與(?激光器和掃描振鏡連接，用于供用戶設置(?激光器的工作參數(shù)、控制(?激光器的輸出及掃描振鏡的擺動； 所述(?激光器用于產(chǎn)生激光，實現(xiàn)待熔接的兩根光纖端面的加熱熔融； 所述掃描振鏡位于(?激光器的輸出端，用于控制(?激光器輸出的激光光斑在待熔接的兩根光纖端面上的作用時間和作用位置； 所述兩個光纖對準和夾緊裝置分別放置于對稱的兩個電動平臺上，且每個光纖對準和夾緊裝置均用于夾持一待熔接光纖； 所述電動平臺控制終端分別與兩個電動平臺連接，用于控制兩個電動平臺在三維方向上的移動，使兩根待熔接光纖端面對正并處于(?激光器的焦平面，并在熔接過程中控制兩根待熔接光纖的相向運動。
2.如權利要求1所述的粗腰錐光纖的制備裝置，其特征在于，所述(?激光器控制終端采用工業(yè)用計算機，002激光器控制終端內(nèi)安裝有控制(?激光器的第一操作軟件平臺及第一控制卡，所述第一操作軟件平臺的窗口供用戶設定(?激光器的工作參數(shù)和指令，而第一控制卡在第一操作軟件平臺的指令下驅動(?激光器工作。
3.如權利要求1所述的粗腰錐光纖的制備裝置，其特征在于，(?激光器為脈沖型(?激光器，輸出激光波長為10.6 4 111，脈沖頻率為1-10紐2，功率為1-101
4.如權利要求1所述的粗腰錐光纖的制備裝置，其特征在于，所述電動平臺控制終端與(?激光器控制終端安裝于同一臺計算機，電動平臺控制終端內(nèi)安裝有控制兩個電動平臺的第二操作軟件平臺及第二控制卡，所述第二操作軟件平臺的窗口供用戶設定兩個電動平臺的移動速度和距離，而第二控制卡在第二操作軟件平臺的指令下控制兩個電動平臺內(nèi)安裝的電動馬達系統(tǒng)的轉動。
5.如權利要求1所述的粗腰錐光纖的制備裝置，其特征在于，所述兩個電動平臺采用不銹鋼材質制備，在內(nèi)置的電動馬達系統(tǒng)的驅動下兩個電動平臺嚴格按照預設的移動速度和距離做前進或后退動作。
6.如權利要求1所述的粗腰錐光纖的制備裝置，其特征在于，所述光纖對準和夾緊裝置為帶有光纖槽的光纖夾持器。
7.一種粗腰錐光纖的制備方法，其特征在于，包括下述步驟: 八，準備兩根端面具有涂覆層的光纖作為待熔接光纖，剝?nèi)筛劢庸饫w端面附近的涂覆層，再將已剝?nèi)ネ扛矊拥墓饫w端面平整化； 8，將經(jīng)過步驟八處理后的兩根光纖分別固定于兩個光纖對準和夾緊裝置上，并使得二者剝?nèi)ネ扛矊拥亩嗣嫦鄬Γ? 0，通過調(diào)整兩個電動平臺進而調(diào)整兩個光纖對準和夾緊裝置的高度和水平位置，使兩根光纖端面對正并處于(?激光器的焦平面； 0，開啟002激光器，并在(?激光器控制終端中設置(?激光器輸出激光光斑作用于兩根待熔接光纖上的時間和位置； 2，通過(?激光器控制終端設置掃描振鏡的擺動速度，改變激光光斑作用于待熔接的兩根光纖上的位置，使得輸出激光光斑的運動軌跡與待熔接的兩根光纖的軸向方向相垂直，完成重復加熱； ？，在兩根光纖端面熔化的同時，電動平臺控制終端按照預設的移動速度和距離控制兩個電動平臺運動，以將兩根待熔接光纖相向微推動，使兩根光纖達到預定的重疊長度熔接； 匕關閉002激光器以及兩個電動平臺，完成粗腰錐光纖的制備。
8.如權利要求7所述的粗腰錐光纖的制備方法，其特征在于，所述光纖為單模光纖、多模光纖、光子晶體光纖中的任意一種。
【文檔編號】G02B6/255GK104316997SQ201410492278
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月24日 優(yōu)先權日:2014年9月24日
【發(fā)明者】耿優(yōu)福, 殷震, 李學金, 譚曉玲, 洪學明 申請人:深圳大學