[发明专利]超低光损耗的光纤熔接方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种双包层光纤的熔接方法，特别涉及用于大功率光纤激光器的超低光损耗双包层光纤的熔接方法。

背景技术

现代材料加工技术已经进入了激光加工时代，其中光纤激光器以其优越的光束质量和大的输出光功率赢得了广泛的市场关注。在光纤激光器中，由于光功率是千瓦级或者更高功率的，对于光纤熔接点的质量提出了极高的要求。光纤熔接点的纤芯失配或者其它瑕疵都会引起局部的发热，甚至导致该熔接点烧毁或者由于光反射导致光纤激光器系统里面的光学元件损坏。

目前的光纤熔接设备采用的加热方法为：电极放电加热、石墨火头加热、和二氧化碳激光加热，对准方式为：芯对准、包层对准，观察方式为：侧面观察和端面观察。但是所有这些方式仍然不能实现高品质的芯径对准熔接，原因是每个不同的光纤厂家、同一厂家的不同型号，同一型号的不同批次中，纤芯相对于内包层都有不同层度的离心偏移（即纤芯偏心）。当我们按照包层方式对准的时候，其纤芯会有错位；当我们按照纤芯方式对准的时候，表面上似乎纤芯是对准的，其实不然。因为当加热熔接后，两边的双包层光纤的包层因为具有更大的质量，在熔融光纤材料的表面张力的作用下，两边光纤的纤芯偏离内包层重心的幅度不同、方向不同，使得两个具有横向错位的熔融包层在表面张力的牵引作用下，将原本对准了的纤芯拖拽到偏离的位置。由于光纤的纤芯偏离，或称为不同心，是普遍存在的，所以传统的熔接方法无法解决熔接后纤芯的移位，也就无法实现精确的纤芯对准熔接。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种精确纤芯对准的超低光损耗光纤熔接方法。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种超低光损耗的光纤熔接方法，它包括以下步骤：

（a）预处理：用热剥除法去除两根光纤在熔接区域内的涂覆层；

（b）显微测量：分别对两根光纤的端面进行显微测量，得到光纤的纤芯和内包层重心的偏移量和偏移方向；

（c）研磨：根据步骤（b）中得到的纤芯和内包层重心的偏移量和偏移方向，通过下述重心计算公式（1）和公式（2）计算光纤的内包层重心位置，确定纤芯偏离内包层重心的距离和角度，然后利用光纤研磨机沿着纤芯和内包层重心连线方向对其中一根光纤内包层进行研磨，直至两根光纤的内包层重心与纤芯距离相同，并将两根光纤的“纤芯-内包层重心”连线方向标记于光纤的表面，

（1）和 （2），

式中，和是重心的坐标，是纤芯的二维空间区域；

（d）对准熔接：将这两根光纤置于熔接机中，使它们的纤芯和内包层重心进行同时对准，进行光纤熔接。

优化地，所述的两根光纤内包层分别为圆形和八角形。

进一步地，对所述内包层为圆形的光纤进行研磨。

优化地，所述的两根光纤纤芯均为圆形且尺寸一致。

优化地，所述的两根光纤都是有源光纤、都是无源光纤或者一根为有源光纤一根为无源光纤。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明超低光损耗的光纤熔接方法，利用显微测量得到光纤的纤芯和内包层重心的偏移量和偏移方向，从而对其中一根光纤的内包层进行研磨，能够确保内包层重心和纤芯同时对准，使得光纤熔接后纤芯仍然保持精确的对准状态，有效地降低了该熔接点的光损耗、光散射、光反射和光吸收引起的发热，提高了该熔接点的光学连续性，从而降低对该熔接点封装散热的要求，减小了对光纤激光器系统中的其它光元件的潜在损坏威胁。

附图说明

附图1为本发明中偏心的圆形双包层光纤截面示意图；

附图2为本发明中偏心的八角形双包层光纤截面示意图；

附图3为本发明中偏心的圆形和八角形双包层光纤进行纤芯对准后的内包层相对位置及内包层重心示意图；

附图4为对圆形光纤内包层进行研磨后的内包层重心与八角形双包层光纤的内包层重心重合示意图；

附图5为本发明超低光损耗的光纤熔接方法的流程图；

其中：1、圆形双包层光纤纤芯；2、圆形双包层光纤内包层；3、圆形双包层光纤涂覆层；4、八角形双包层光纤纤芯；5、八角形双包层光纤内包层；6、八角形双包层光纤涂覆层；7、圆形双包层光纤内包层重心；8、八角形双包层光纤内包层重心；9、对准后的光纤纤芯；10、研磨后对准的内包层重心。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明优选实施方案进行详细说明：